Conductividad Eléctrica

Electrolisis:

Es el conjunto de fenómenos físicos y químicos que tiene lugar cuando la corriente eléctrica atraviesa una solución de ácidos, bases o sales.

El recipiente donde se realiza la electrolisis se llama voltámetro o cuba electrolítica. El liquido o solución que conduce la corriente eléctrica se denomina electrolito. Las barras introducidas en recipiente reciben el nombre de electrodos. Ánodo es el electrodo por donde entre la corriente en el electrolito. Cátodo es el electrodo por donde sale la corriente en el electrolito. En el electrolito la corriente siempre va del ánodo al cátodo. 

 

El extremo de un generador eléctrico (una pila, un acumulador o dínamo) de donde parte la corriente se llama polo positivo, y el extremo del generador por donde en él la corriente se llama polo negativo.

Cátodo = - ; Ánodo = +

Conductividad eléctrica a través de las soluciones:

Experimento: Se dispone un circuito que comprende una batería, un amperímetro y un voltámetro con electrodos de carbón de retorta:

1. Si el voltámetro contiene mercurio, la corriente pasa como si este fuera una varilla de cobre, y no hay desprendimiento de sustancias en los electrodos.
2. Si en el voltámetro se coloca agua destilada, aceite, etc., el amperímetro no indica paso de corriente.
3. Si al agua destilada del voltámetro se le añade un poco de NaCl o de CuSO₄, la solución se hace buena conductora.

En general, las soluciones de ácidos, bases y sales en agua son buenas conductoras. Las soluciones de alcohol y azúcar en agua son peores conductores que la misma agua. Para conseguir que una solución sea conductora de la electricidad hay que elegir convenientemente el disolvente y el soluto. 

Electrolisis del agua:

Como sabemos, el agua pura es mala conductora de la corriente eléctrica. Cuando se introducen los electrodos en agua pura y se aplica un potencial tiene lugar la siguiente reacción: 

Oxidación:

2H2O(l) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e-

Reducción:

 2H2O(l) + 2e- → H2(g) + 2OH-(aq)

Reacción total en la celda

 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)

Muy pronto, sin embargo, se origina una concentración lo bastante grande de hidroxilo cerca del cátodo y de iones hidrógeno cerca del ánodo para producir un potencial eléctrico contrario, que tiene a detener las reacciones. En el agua pura hay pocos iones H⁺ y OH^-; éstos se mueven lentamente hacia los electrodos y neutralizan los iones formados en la reacción electrolítica. Es tan pequeña la corriente que pueden transportar los pocos iones presentes en el agua pura a través de la región entre los electrodos que ésta no se aprecia con un dispositivo por transcurrir muy lentamente. Cuando se mide la intensidad de la corriente y el voltaje se encuentra que para descomponer un mol de agua es necesario aportar 68,3 kilocalorías de trabajo eléctrico. 

Leyes de Faraday: 

Michael Faraday

El proceso de la electrólisis fue estudiado por el físico y químico inglés Michael Faraday (1791-1867), a quien se puede considerar como fundador de la Electroquímica. En 1833 llegó a establecer las siguientes leyes:

1. El peso de una sustancia que se libera en un electrodo es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que pasa a través de la solución.
    
2. Cuando una misma cantidad de electricidad atraviesa varias cubas electrolíticas conectadas en serie y conteniendo diversos líquidos electrolíticos (soluciones de ácidos, bases o sales), la cantidad de sustancia depositada en los electrodos es directamente proporcional a sus equivalentes químicos.

 

Equivalente Electroquímico:

Para dejar en libertad un peso equivalente de una sustancia ha de pasar una cantidad de electricidad aproximadamente de 96.500 culombios o, exactamente, 96.494 culombios.

Concepto de faraday: 

Un faraday es la cantidad de carga eléctrica que al atravesar un electrolito deposita en los electrodos un equivalente químico de sustancia. Ejemplo: Si el electrolito es una solución de AgNO₃; si esta solución es atravesada por una carga eléctrica de un faraday se depositara en el cátodo un equivalente químico de Ag. 

 

1 faraday = 96.494 culombios

La intensidad de una corriente eléctrica es la cantidad de carga eléctrica que pasa por la sección de un conductor en la unidad de tiempo.

C = I * T (cantidad de electricidad) = intensidad * tiempo

C = Carga eléctrica en culombios.

I = Intensidad en amperios.

T = Tiempo en segundos.

Definiciones electroquímicas de culombio y de amperio: 

Teniendo en cuente el equivalente electroquímico de la plata es 1,118 miligramos se han definido internacionalmente las unidades de cantidad de electricidad, culombio, y de intensidad de corriente, amperio:

Un culombio es la cantidad de electricidad que deposita 1.118 miligramos de una disolución de sal argéntica.

Un amperio es la intensidad de una corriente que deposita 1,118 miligramos de una disolución de sal argéntica en un segundo