Conceptos básicos de electrólisis
* Electrólisis: El proceso de utilizar una corriente eléctrica para impulsar una reacción química no espontánea.
* Cátodo: El electrodo cargado negativamente donde se produce la reducción (ganancia de electrones).
* Ánodo: El electrodo cargado positivamente donde ocurre la oxidación (pérdida de electrones).
Las reacciones
Durante la electrólisis del NaCl se producen las siguientes reacciones:
* En el Cátodo (Reducción):
* 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(acuoso) Esta es la reducción del agua para formar gas hidrógeno.
* En el Ánodo (Oxidación):
* 2Cl⁻(ac) → Cl₂(g) + 2e⁻ Esta es la oxidación de iones cloruro para formar cloro gaseoso.
¿Por qué hidrógeno y no sodio?
1. Serie electroquímica: La serie electroquímica (o serie de actividad) enumera los metales en orden de reactividad. El sodio es un metal altamente reactivo, lo que significa que pierde electrones fácilmente. El hidrógeno es menos reactivo.
* Es más probable que el sodio se oxide (pierda electrones) en el ánodo, NO en el cátodo.
* Es más probable que el hidrógeno se reduzca (gane electrones) en el cátodo.
2. Sobrepotencial: El sobrepotencial es el voltaje adicional necesario para superar la barrera de energía para que ocurra una reacción. El sobrepotencial para la reducción de iones de sodio es significativamente mayor que el de la reducción de agua. Esto hace que la reducción de agua a hidrógeno sea el proceso más favorable en el cátodo.
En resumen
* Reactividad electroquímica: El hidrógeno es menos reactivo que el sodio, por lo que es más probable que se reduzca en el cátodo.
* Sobrepotencial: El sobrepotencial de reducción del hidrógeno es menor, favoreciendo su formación sobre el sodio.
Nota: Si usara un cátodo de mercurio, el sobrepotencial de reducción de sodio se reduciría y podría producirse sodio metálico en el cátodo. Sin embargo, este es un proceso altamente peligroso.
