ELECTROLISIS DEL AGUA La electrólisis del agua es la descomposición de agua (H2O) en los gases oxígeno (O2) ehidrógeno ehidrógeno (H2) por medio de una corriente eléctrica a través del agua. Este proceso electrolítico se usa raramente en aplicaciones industriales debido a que el hidrógeno puede ser producido a menor costo por medio de combustibles combustibles fósiles. fósiles. Una fuente de energía eléctrica se conecta a dos electrodos, electrodos , o dos platos (típicamente hechos de algún metal inerte como el platino o el acero inoxidable), inoxidable), los cuales son puestos en el agua. En una celda propiamente diseñada, el hidrógeno aparecerá en el cátodo (elelectrodo (elelectrodo negativament e cargado, donde los electrones son bombeados al agua), y el oxígeno aparecerá en el ánodo (el electrodo positivamente cargado). El volumen de hidrógeno generado es el doble que el de oxígeno, y ambos son proporcionales al total decarga de carga eléctrica que fue enviada por el agua. Sin embargo, en varias celdas las reacciones del lado competidor dominan, resultando en diferentes productos. La electrolisis de agua pura requiere una gran cantidad de energía extra en forma desobrepotencial desobrepotencial para romper varias barreras de activación. Sin esa energía extra la electrólisis de agua pura ocurre muy lentamente si es que logra suceder. Esto es en parte debido a la limitada autoionización del agua. agua . El agua pura tiene una conductividad eléctrica alrededor de una millonésima parte de la del agua de mar. Varias celdas electrolíticas pueden no tener los electrocatalizadores requeridos. La eficacia de la electrólisis aumenta con la adición de un electrolito (como la sal, sal, un ácido o una base) base) y el uso de electrocatalizadores. IMPORTANCIA La electolisis consiste en la descomposicion del H2O, en donde una corriente electrica pasa a traves del agua produciendo el desprendimiento del Hidrogeno y Oxigeno. Esto ocurre debido a que la corriente electica, conectado a una fuente de alimentacion, presentan dos polos, uno negativo al que denominamos cátodo y uno positivo denominado ánodo. Cada electrodo (ánodo y cátodo) sera atraido por su carga opuesta, recordando que la carga de los hidrogenos del agua es positivo y el del oxigeno es negativo. De
esta manera, los iones positivos (cationes) seran atraidos al catodo y los iones negativo (aniones) al anodo, siendo desprendidos de la molecula (agua). La importancia de este proceso para la vida es que fundamentalmente el desprendimiento del oxigeno e hidrogeno por parte del agua permite el desarrollo de estas vidas.
INDAGANDO… ¿Qué pasa cuando conectamos con un par de cables una lamparita a una pila? Los electrones, que son partículas con carga eléctrica, circulan de un polo a otro de la pila a través de los cables y la lamparita se enciende. Pero eso ocurre porque en el metal del cable existen electrones "sueltos" que pueden moverse libremente. Veamos afuera que pasaría con un cristal, por ejemplo de sal común.
¿QUÉ VAMOS HACER? Los cristales de sal están formados también por partículas cargadas, los iones positivos y negativos. Pero si en nuestro conjunto de lamparita y pilas probamos si la corriente pasa a través de un cristalito de sal gruesa, por ejemplo, veremos que no, no pasa, eso ocurre porque los iones de la sal están firmemente "anclados" en sus lugares por la atracción con sus vecinos de distinta carga (cuerpos con distinta carga se atraen, con igual carga se repelen). Pero si disolvemos la sal en agua, la solución que obtengamos si conducirá la corriente eléctrica. Pero ahora no van a ser los electrones los que circulen (como en un metal) sino los iones positivos y negativos, que ahora están "sueltos" en la solución.
MATERIALES • •
• • • • •
Vaso de vidrio Par de clavos (lijados o a medio oxidar). Dos pilas comunes LED o pequeña lamparita Agua (H2O) Cablecitos de corriente Sal
PROCEDIMIENTO 1.- En un vaso de vidrio o de plástico ubicamos dos clavos bien lijados o a
medio oxidar y conectados cada uno a un cablecito, cuidando que no se toquen entre sí. 2.- Conectamos en serie dos pilas comunes, con un cable que vaya del polo positivo de una al negativo de la otra, o manteniendo a presión una pila en contacto con la otra (como en una linterna) por medio de una cinta elástica, por ejemplo. 3.- Luego conectamos los cables que vienen del vaso a los polos libres del par de pilas, pero interponiendo en uno de los cables un LED (diodo emisor de luz, en el cual el conector señalado con un corte plano en la base del LED debe ir al polo negativo de la pila)* 1. Ver figura. 4.- Si ahora vertemos agua de la canilla en el vaso, veremos que en cuanto los clavos entran en contacto con el agua, el LED se enciende. O sea que el agua común (no destilada) tiene iones en solución que conducen la corriente eléctrica. Si entonces agregamos al agua del vaso media cucharadita de sal y agitamos, veremos que el LED enciende en forma mucho más brillante, debido a que los iones de la sal que quedan en la solución permiten el paso de una corriente más intensa.*2 *1NOTA: Si llenáramos lentamente el vaso con agua destilada (que se consigue en las farmacias). Si el agua no es purísima (como ocurre a menudo), al llegar a cierto nivel el LED encenderá débilmente. *2El experimento también puede hacerse reemplazando el LED por una lamparita común de linterna.
¿QUÉ PASÓ?... Si durante el experimento anterior observamos atentamente los clavos que actúan como electrodos veremos que, principalmente sobre uno de ellos, se forman burbujitas de gas. Conectando directamente los electrodos a las pilas (sin interponer un LED o lamparita) ese desprendimiento de gas será mucho más intenso. Lo que está ocurriendo es que, por pasaje de la corriente eléctrica, se está descomponiendo el agua de la solución en sus dos componentes: oxígeno, que se desprende sobre el electrodo positivo (se ve claramente) e hidrógeno, que se desprende sobre el electrodo negativo (menos evidente). Ese proceso se denomina electrólisis del agua. Además, vemos que la sal disolviéndose en el agua es un buen conductor de electricidad y eso se sabe por el encendido del foco de la linterna.
