Historia, tipos y aplicaciones de la Electrólisis

Es el proceso que separa los elementos de un compuesto mediante la electricidad. Existen sustancias, que son conductores de electricidad al mismo tiempo que se descomponen al paso de la corriente eléctrica, a estas sustancias se les llama electrolitos. A este proceso se le denomina electrólisis y constituye un conjunto de transformaciones que implican un aumento de energía libre del sistema, por consiguiente, necesita para su realización la afluencia de una fuerza externa de energía.electrolitos -electrólisis

Por ejemplo  en las pilas electroquímicas, una reacción de electrólisis puede ser considerada como el conjunto de dos medias reacciones, una oxidación anódica y una reducción catódica. Al conectar los electrodos con una fuente de energía, el electrodo que se une al borne positivo del generador es el ánodo de la electrólisis y el electrodo que se une al borne negativo del generador es el cátodo.

Las distintas reacciones que suceden en los electrodos de la electrólisis están determinadas por leyes energéticas, así como en la pila, la reacción en cada electrodo es la que corresponde a una reacción que produzca la máxima disminución de energía libre, en la electrólisis se producirán las reacciones que correspondan a una reacción total que produzca el mínimo aumento de energía libre.

Un tipo sencillo de polarización que se debe esencialmente a la lentitud de la difusión de los iones en la disolución que resulta de las variaciones de concentración que tienen lugar en las proximidades de un electrodo durante la electrolisis; ésta se conoce como polarización por difusión.

Historia de la electrólisis

William Nicholson en 1800  mientras estudiaba el funcionamiento de las baterías, descubrió accidentalmente la electrolisis. En 1834 el físico y químico inglés Michael Faraday desarrolló y publicó las leyes de la electrólisis que llevan su nombre y grabó los términos.Historia de la electrólisis william nicholson

Producción de electrólisis

La electrólisis es producida en un mecanismo que recibe el nombre de celda eléctrica, la cual está formada por un recipiente que contiene el electrólito y en el que están sumergidos los electrodos, generalmente metálicos, y que están conectados a un generador eléctrico. El electrodo conectado al polo positivo es el ánodo y el conectado al polo negativo es el cátodo. Esta celda es un circuito eléctrico cerrado, en el que se tienen, por un lado, los conductores metálicos y por otro lado, los conductores formados por las sales fundidas o por las disoluciones electrolíticas. La corriente consiste en un flujo de electrones en la parte metálica del circuito y un flujo de iones en la parte líquida.

Electrólisis y otros procesos de oxidación-reducción

Durante electrólisis pueden tener lugar también otros procesos de oxidación-reducción sin que sobre el electrodo se deposite la fase sólida; así, los iones Hierro (Fe) e yodo (I) se oxidan a Hierro (Fe) e yodo (I₂), mientras que los Hierro (Fe) e yodo (I₂) se reducen sobre el cátodo a Hierro (Fe) e yodo (I) , etc.

Cuando el ánodo no es de platino, sino de cualquier otro metal, también puede participar en los procesos de oxidación reducción, que tienen lugar durante la electrólisis. Precisamente, se había visto que durante la electrólisis de la solución Sulfuro de Cobre (CuSO,4), utilizando un ánodo de platino, las moléculas de agua se oxidan sobre el mismo a Oxígeno (O2). Si el ánodo de platino se suplanta por uno de cobre, sobre el mismo, durante la electrólisis, las moléculas de agua ya no se oxidaran, sino el material del propio electrodo, es decir cobre metálico, que pierde electrones más fácilmente todavía que las moléculas de agua.

Tipos de Electrolisis

electrólisis - pilas electroquímicas

Los procesos electrolíticos son análogos en cuanto al mecanismo que se lleva a cabo en ellos, y se puede distinguir 3 tipos:

Electrolisis de sales fundidas

Las sales resultantes en los enlaces iónicos tienen entre sus características un alto punto de fusión y de ebullición. Cuando se inicia la electrolisis de una sal fundida, debe aumentarse la temperatura lo suficiente para que pueda darse el cambio de estado sólido al líquido. Obtenido  lo anterior, se procede a colocar los electrodos y a suministrar la corriente necesaria para que el proceso electrolítico se lleve a cabo.

Electrolisis de disoluciones acuosas

Como el propio nombre lo indica, se procede a partir de la disolución de sales en agua, con lo cual se puede obtener la disolución iónica de la sal sin tener que elevar su temperatura, lo cual representa un ahorro tanto de energía como de dinero. No obstante, el medio acuoso interviene de forma determinante en el proceso electrolítico y puede suceder que si el potencial estándar de reducción de la sustancia es menor que el correspondiente al agua, se obtenga oxigeno o hidrogeno en lugar de la sustancia deseada.

En los dos casos anteriores se utilizan electrodos inertes, es decir, electrodos que solo participan fungiendo como la superficie en la cual se lleva a cabo la reducción (cátodo) o la oxidación (ánodo).

La electrolisis de disoluciones acuosas es la base de numerosos procesos de extracción y fabricación importantes en la industria moderna. Tal es el caso de la sosa caustica, que se produce por la electrolisis de una disolución de sal común en agua. La reacción da como resultado cloro y sodio; este último reacciona a su vez con el agua de la pila electrolítica y produce sosa caustica e hidrogeno.Electrolisis de disoluciones acuosas

Electrolisis con electrodos activos

Está este tipo de electrolisis en el que se utilizan electrodos activos, distinguiendo que tanto el ánodo como el cátodo participan en la reacción.

La galvanoplastia es otra aplicación industrial electrolítica, basada en el proceso de electrodeposición de un metal sobre una superficie que precisa un recubrimiento resistente y duradero, para de esta forma mejorar sus características. Con esto se consigue proporcionar no solo dureza, sino duración y belleza.

La electroquímica ha avanzado y desarrollado nuevas técnicas para colocar capas de material sobre los electrodos, aumentando de esta forma su eficiencia.

Aplicaciones de la electrólisis

Producción de hidróxido de sodio, ácido clorhídrico, clorato de sodio y clorato de potasio.

La electrometalurgia es un proceso para separar el metal puro de compuestos usando la electrólisis. Por ejemplo, el hidróxido de sodio es separado en sodio puro, oxígeno puro e hidrógeno puro.

Producción de hidrógeno con múltiples usos en la industria: como combustible, en soldaduras, entre otros.

Producción de aluminio, litio, sodio, potasio, y magnesio.

La electrólisis de una solución salina permite producir hipoclorito (cloro): este método se emplea para conseguir una cloración ecológica del agua de las piscinas.

La galvanoplastia, también usada para evitar la corrosión de metales, crea una película delgada de un metal menos corrosible sobre otro penco.

La anodización es usada para proteger los metales de la corrosión.