Electrolisis de una disolución salina

 Para realizar nuestro experimento primero preparamos en un vaso una disolución salina saturada y luego metemos dos electrodos de grafito conectados a una pila de 9 voltios.

En ausencia de corriente no se aprecia ningún cambio químico en la disolución. Pero, al conectar los extremos de los cables a la pila se liberan unos gases en los electrodos de grafito. La electrólisis es la producción de una reacción química no espontánea mediante el paso de una corriente eléctrica por una disolución o por una sal fundida. Lo importante es la presencia de iones libres que permitan el paso de la corriente eléctrica.

En el cátodo (el electrodo conectado al polo negativo de la pila) se libera hidrógeno y en el ánodo (el electrodo conectado al polo positivo) se libera gas cloro que se puede reconocer por el olor desagradable que desprende. En nuestro experimento se produce poco gas, pero es importante recordar que si aumenta la concentración el cloro es un gas muy tóxico. Por último, la cantidad de gas liberado depende del voltaje de la pila.

La electrolisis es un proceso mediante el cual se logra la disociación de una sustancia llamada electrolito, en sus iones constituyentes (aniones y cationes), gracias a la administración de corriente eléctrica.

Básicamente hay dos tipos de electrolitos, los llamados fuertes y débiles. Los utilizados en la electrolisis son los electrolitos fuertes. Esta familia está formada por todas las sales, ácidos fuertes e hidróxidos fuertes. Como bases fuertes podemos citar a las de los metales alcalinos y alcalinotérreos como los hidróxidos de Sodio, Potasio, Calcio y Magnesio. Como ejemplos de ácidos fuertes tenemos al ácido clorhídrico, sulfúrico, nítrico y perclórico.

Este proceso se tiene que llevar a cabo en un aparato llamado cuba o celda electrolítica. Está formada por dos electrodos de un metal inerte, por ejemplo, Platino o Paladio. Conectados a una fuente de energía eléctrica o FEM. El circuito lo cierra justamente la sustancia que se va a disociar en iones, el electrolito. En algunos casos, cada electrodo se ubica en un vaso distinto por separado. Cuando esto sucede se usa un puente salino que los conecta. Es una especie de tubo en U con una sustancia iónica como una sal que permite el flujo constante de cargas.

La electrolisis tiene una utilidad muy grande en la industria. Ya que muchos procesos requieren de esta. Por ejemplo, cuando se quieren obtener elementos como Sodio, Aluminio, Litio y otros muchos metales. En la Galvanoplastia, cuando se quiere proteger a un metal de la corrosión, se le aplica una película de otro metal que es inoxidable. Para la producción de gases como el Hidrógeno y Oxígeno también se usa la electrolisis.

El científico que mejor estudio, explico y descubrió este proceso fue el Inglés Michael Faraday. 

Enuncio dos leyes importantísimas que se aplican en los problemas de electrolisis.

Primera Ley: La cantidad de sustancia depositada o liberada en un electrodo es directamente proporcional a la cantidad de electricidad (carga) que pasa por él.

Segunda Ley: La cantidad de electricidad que se requiere para depositar o liberar un equivalente químico de un elemento es siempre la misma y es aproximadamente 96500 C (Coulombs o Culombios).

Las reacciones químicas de una electrolisis, son reacciones redox. Al electrodo negativo se llama Cátodo. Allí es donde ocurre la reducción y en el positivo o ánodo se produce la oxidación.

Veremos un caso de electrolisis. La del cloruro de sodio en solución acuosa (disuelto en agua). la cual no es otra cosa más que una reacción de oxidación-reducción (redox).

Disuelto en agua, el Sodio no participa del proceso de reducción, sino que es el agua quien lo reemplaza. Esto tiene una explicación. Hay una propiedad que se llama Potencial de oxidación o Potencial de reducción. Actualmente se usa más el término potencial de reducción. Existen tablas en donde figuran la mayoría de los elementos y compuestos que se los ha llevado a electrolisis y los potenciales de reducción para cada uno de ellos. Esa capacidad está dada por valores numéricos.

 El potencial 0 corresponde al hidrógeno cuando pasa de catión a molécula neutra.

2H⁺ → H₂

 A partir de este valor como parámetro se han medido muchísimos más para los demás elementos. El potencial de reducción del agua es superior al del sodio. Por eso cuando ambos se encuentran, el de mayor potencial será el protagonista en la reacción, en este caso de reducción. El Sodio tiene un valor de -2.714V y el agua de -0.828V. de manera que la reacción que tendrá lugar en el cátodo será:

 2H₂O + 2e^– →   H₂ + 2OH^–

 Y en el ánodo:

 2Cl^– →   Cl₂ + 2e^–

La reacción global es: 

2H₂O + 2Cl^– → H₂ + 2OH^– + Cl₂

 El sodio se mantuvo sin reaccionar, se conserva como Na+. Esta electrolisis es muy aprovechada en la industria ya que se produce cloro gaseoso, Hidrógeno gaseoso, e Hidróxido de sodio por la combinación de los iones Na+ con los OH–.