electrólisis mapa conceptual

Comprender el tema

La electrólisis es un proceso químico en el que una corriente eléctrica provoca reacciones de oxidación y reducción no espontáneas en un electrolito fundido o disuelto. En el cátodo se produce la reducción y en el ánodo la oxidación. Es la base de procesos industriales como la obtención de aluminio y cloro, el refinado de metales, la galvanoplastia y la producción de hidrógeno, y su rendimiento cuantitativo se describe mediante las leyes de Faraday.

Mecanismo de la electrólisis
En una celda electrolítica, la fuente de corriente continua obliga a los iones a moverse: los cationes migran hacia el cátodo, donde ganan electrones (reducción), y los aniones se dirigen al ánodo, donde los ceden (oxidación). A diferencia de una pila galvánica, la reacción global no es espontánea, por lo que el proceso consume energía eléctrica. Para que la corriente circule, el electrolito debe contener iones libres, ya sea en estado fundido o disuelto en agua. La sobretensión, especialmente en el desprendimiento de gases, puede hacer que el potencial real necesario sea mayor que el teórico.

Leyes de Faraday y cálculos
Michael Faraday estableció en la década de 1830 las leyes cuantitativas de la electrólisis. La primera ley indica que la masa de sustancia transformada en un electrodo es proporcional a la cantidad de electricidad que circula. La segunda ley señala que, con la misma carga, las masas transformadas son proporcionales a sus equivalentes químicos. En la práctica se calcula la carga como Q = I × t, se convierte a moles de electrones dividiendo por la constante de Faraday (aproximadamente 96485 C/mol) y se aplican los coeficientes estequiométricos de la semirreacción correspondiente.

Electrólisis de sales acuosas: la competencia de iones
Cuando el electrolito es una disolución acuosa, tanto los iones de la sal como el agua pueden descargarse en los electrodos. Por ejemplo, en la electrólisis de cloruro de sodio concentrado se obtienen cloro en el ánodo e hidrógeno en el cátodo, quedando hidróxido de sodio en disolución: es el proceso cloro-álcali. En cambio, con sulfato de sodio el agua se descompone y se forman hidrógeno y oxígeno. El resultado depende de los potenciales de electrodo, la concentración de los iones y la sobretensión de cada gas, por lo que conviene analizar cada caso en particular.

Aplicaciones industriales destacadas
La electrólisis es clave en la industria química y metalúrgica. La obtención del aluminio se realiza mediante el proceso Hall-Héroult, que electrólisa alúmina disuelta en criolita fundida a alta temperatura. El cobre se purifica mediante refinado electrolítico, depositándose cobre de alta pureza en el cátodo. La galvanoplastia permite recubrir objetos con metales como cromo o plata para protegerlos o decorarlos. Además, la electrólisis del agua produce hidrógeno, un vector energético cuyo interés crece cuando la electricidad empleada procede de fuentes renovables.