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Electrolisis de NaOH, Apuntes de Bioquímica

Asignatura: Bioquímica y Biología Molecular, Profesor: decana decana, Carrera: Medicina, Universidad: USPCEU

Tipo: Apuntes

2013/2014

Subido el 28/03/2014

juanluisramirezagudelo
juanluisramirezagudelo 🇪🇸

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SÍNTENSIS DE NaOH MEDIANTE ELECTRÓLISIS DE NaCl (ac)
RESUMEN
La electrólisis de una disolución acuosa de cloruro de sodio es una electrólisis, que aunque
parezca sencilla, tiene mucha complejidad. Esto es, porque es una disolución acuosa de
NaCl contiene varias especies que pueden oxidarse y reducirse (Chang,2010). Sabemos que
el agua se puede oxidar para formar O2 o reducir para formar H2, por lo que si analizamos
el caso del NaCl(ac), tenemos que el H2O, el Na+ y el Cl, pueden sufrir oxidación o
reducción. Así observamos que no se puede preparar sodio por electrólisis de soluciones
acuosas de NaCl ya que el agua se reduce con mas facilidad que el Na+(ac). . (Wolf, Cornell
University).
INTRODUCCIÓN
A diferencia de las reacciones redox espontáneas, que convierten la energía química en
energía eléctrica, en la electrólisis se utiliza la energía eléctrica para inducir una reacción
química no espontánea (Δmayor a 0). La electrólisis se basa en los mismos principios
en que se fundamentan los procesos que se realizan en las celdas galvánicas. Al igual que
las celdas galvánicas, el electrodo donde se produce la reducción se llama cátodo y el
electrodo donde ocurre la oxidación es el ánodo. (Chang, 2010)
La electrolisis tiene múltiples aplicaciones en la industria. Obtención de muchos elementos,
como el aluminio, el hidrógeno, el magnesio, etc. Se utiliza también para recubrir objetos
metálicos con capas de otros metales, con fines decorativos (plateado, niquelado, dorado) o
como protección frente a la corrosión.
METODOLOGÍA
Para el laboratorio se utiliza un montaje sencillo para la electrólisis de NaCl acuoso.
Primero se sumerge un papel filtro en un solución acuosa de NaCl (preparada con 3 g de
NaCl más 20 mL, adicionalmente con tres gotas de fenolftaleína). Luego de ello, se
conectan dos electrodos de grafito a una fuente de voltaje, y se colocan los mismos a unos
centímetros de distancia sobre el papel filtro remojado con la solución. Se observa el
fenómeno, y luego sobre el electrodo positivo se agrega una solución de KI, y se observa
lo que sucede.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Para realizar nuestra discusión de resultados, que sería más una discusión de observaciones
en la práctica, debemos considerar las reacciones involucradas para la electrólisis de NaCl
disuelto en agua. Así, en el papel filtro colocamos cloruro de sodio disuelto en agua, y lo
que necesitamos saber es qué reacción se llevaba a cabo en cada electrodo de grafito, y así,
identificar el ánodo y el cátodo. (Wolf, Cornell University).
Juan Luis Ramírez 201315209
Pág.1
Sergio Andrés López 201314444
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SÍNTENSIS DE NaOH MEDIANTE ELECTRÓLISIS DE NaCl (^) (ac)

RESUMEN

La electrólisis de una disolución acuosa de cloruro de sodio es una electrólisis, que aunque parezca sencilla, tiene mucha complejidad. Esto es, porque es una disolución acuosa de NaCl contiene varias especies que pueden oxidarse y reducirse (Chang,2010). Sabemos que

el agua se puede oxidar para formar O 2 o reducir para formar H (^) 2, por lo que si analizamos

el caso del NaCl(ac), tenemos que el H (^) 2O, el Na+^ y el Cl–, pueden sufrir oxidación o reducción. Así observamos que no se puede preparar sodio por electrólisis de soluciones acuosas de NaCl ya que el agua se reduce con mas facilidad que el Na +(ac).. (Wolf, Cornell University).

INTRODUCCIÓN

A diferencia de las reacciones redox espontáneas, que convierten la energía química en energía eléctrica, en la electrólisis se utiliza la energía eléctrica para inducir una reacción química no espontánea (ΔG° mayor a 0). La electrólisis se basa en los mismos principios en que se fundamentan los procesos que se realizan en las celdas galvánicas. Al igual que las celdas galvánicas, el electrodo donde se produce la reducción se llama cátodo y el electrodo donde ocurre la oxidación es el ánodo. (Chang, 2010)

La electrolisis tiene múltiples aplicaciones en la industria. Obtención de muchos elementos, como el aluminio, el hidrógeno, el magnesio, etc. Se utiliza también para recubrir objetos metálicos con capas de otros metales, con fines decorativos (plateado, niquelado, dorado) o como protección frente a la corrosión.

METODOLOGÍA

Para el laboratorio se utiliza un montaje sencillo para la electrólisis de NaCl acuoso. Primero se sumerge un papel filtro en un solución acuosa de NaCl (preparada con 3 g de NaCl más 20 mL, adicionalmente con tres gotas de fenolftaleína). Luego de ello, se conectan dos electrodos de grafito a una fuente de voltaje, y se colocan los mismos a unos centímetros de distancia sobre el papel filtro remojado con la solución. Se observa el fenómeno, y luego sobre el electrodo positivo se agrega una solución de KI, y se observa lo que sucede.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Para realizar nuestra discusión de resultados, que sería más una discusión de observaciones en la práctica, debemos considerar las reacciones involucradas para la electrólisis de NaCl disuelto en agua. Así, en el papel filtro colocamos cloruro de sodio disuelto en agua, y lo que necesitamos saber es qué reacción se llevaba a cabo en cada electrodo de grafito, y así, identificar el ánodo y el cátodo. (Wolf, Cornell University).

Juan Luis Ramírez 201315209 Pág. Sergio Andrés López 201314444

Cuando se usa una solución acuosa en una celda electrolítica, debemos considerar si es el agua o el soluto el que se va a oxidar o reducir. En este caso la electrólisis es más complicada porque están involucradas más especies que pueden ser oxidadas o reducidas (Chang,2010). Las reacciones de oxidación, que se pueden llevar a cabo en el ánodo son:

  1. 2Cl - (ac) Cl2 (g) + 2e-
    1. 2H (^20) (l) O (^) 2 (g) + 4H + (ac) + 4e- De la Imagen 1 de la tabla para los potenciales de reducción a25 °C, tenemos que:
  2. Cl2(g) + 2e 2Cl - (ac) E°=1,36 V
  3. O2 (g) + 4H+ (ac) + 4e-^ 2H 20 (l) E°= 1,23 V Los potenciales estándar de la reducción de las reacciones 1) y 2) no son muy distintos, pero los valores sugieren que el H20 debería oxidarse más bien en el ánodo. Sin embargo, la

literatura nos sugiere que el gas liberado en el ánodo es Cl (^) 2, no O^2 (Wolf, Cornell University). Cuando se estudian los procesos electrolíticos, a veces se puede encontrar que el voltaje necesario para que se lleve a cabo una reacción es mucho mayor que lo que indica el potencial del electrodo. (Chang, 2010) La diferencia entre el potencial de electrodo y el voltaje real necesario para la electrólisis se conoce como sobrevoltaje. (Housecroft, 2006). El sobrevoltaje para formar O 2 es muy grande, así que, en condiciones normales de operación, en lugar de O2, en realidad se forma el gas Cl 2 en el ánodo. Además de los factores cinéticos, la electrólisis también está influenciada por la cantidad de los agentes (oxidantes o reductores) presentes. Bajo condiciones no estándar, la concentración o la presión, de las especies presentes alteran los potenciales necesarios para la electrólisis.

Ahora bien, vamos a discutir las reducciones que pudieran darse en el cátado son:

  1. 2H + (ac) + 2e H (^) 2 (g) ) E°= 0,00 V
  2. 2H (^20) (l) + 2e -^ H (^) 2 (g) + 2OH- (ac) ) E°=-0,83 V
  3. Na + (ac) + e-^ Na (^) (s) E°= -2,71 V

Juan Luis Ramírez 201315209 Pág. Sergio Andrés López 201314444