¿Qué ocurre en el ánodo y en el cátodo durante la electrólisis?

En el ánodo tiene lugar la oxidación, es decir, pérdida de electrones, y en el cátodo tiene lugar la reducción, es decir, ganancia de electrones.

¿Qué es el sobrepotencial de activación?

Es el exceso de potencial que hay que aplicar respecto al de equilibrio para que el electrón supere la barrera energética característica de cada reacción.

¿En qué unidades se mide la conductividad?

La conductividad se mide en siemens por centímetro (S·cm⁻¹) y es el inverso de la resistividad.

Electrólisis: potenciales, sobrepotenciales y modos de operación

Resumen

El documento explica los conceptos básicos de la electrólisis y la electroquímica: oxidación y reducción en los electrodos, potencial de electrodo, voltaje, intensidad, densidad de corriente, resistencia, resistividad y conductividad. Describe también los tres tipos de sobrepotencial (activación, concentración y resistencia) y los modos de operación a potencial o a intensidad constante, así como la alimentación por lotes o en continuo de la celda.

Puntos clave

En la electrólisis se produce un cambio químico al pasar una corriente eléctrica por una solución de electrolito.
La oxidación (pérdida de electrones) ocurre en el ánodo y la reducción (ganancia de electrones) en el cátodo.
El voltaje de la celda es la suma del potencial de equilibrio del ánodo y del cátodo, el sobrevoltaje y las caídas óhmicas en electrolitos y membranas.
La conductividad es el inverso de la resistividad y se mide en siemens por centímetro (S·cm⁻¹).
Existen tres sobrepotenciales: de activación, de concentración (o polarización) y de resistencia.
A potencial de electrodo constante la corriente disminuye con el tiempo, mientras que a intensidad constante el potencial del electrodo se desplaza hacia valores superiores para mantener la velocidad de reacción.

Ponte a prueba

Electrolisis:

se aplica a una reacción en la cual se origina un cambio químico cuando se pasa una corriente eléctrica a raves de la solución de un electrolito. La oxidación (perdidas de electrones) tiene lugar en el ánodo y la reducción (ganancia de electrones) tiene lugar en el cátodo.

Potencial de electrodo

Cuando un material conductor (electrodo) se pone en contacto con una disolución electrolítica, se produce espontáneamente una diferencia de potencial eléctrica en la interfase electrodo-disolución. Esta diferencia es el potencial del electrodo y se mide en voltios.

Voltaje

Es la diferencia de potencial, en voltio, entre los dos electrodos extremos. Es la suma de varias contribuciones: potencial de equilibrio del ánodo, potencial de equilibrio del cátodo, sobrevoltaje, caída óhmica en los electrolitos y caída óhmica en las membranas.

Intensidad

Es el flujo de electrones que circulan por el circuito eléctrico en la unidad de tiempo. Se mide en amperios Densidad de corriente:
Influye en la velocidad del proceso, la selectividad, la eficacia de la corriente, el consumo específico de energía y la velocidad de corrosión de un electrodo.

Resistencia eléctrica

Es la oposición que todo conductor presenta al proceso de paso de la corriente eléctrica a través de él. Se mide en Ohmios.

Resistividad

Representación de la resistencia especifica de un material de 1 cm de longitud y sección transversal de 1cm². Es función de la temperatura y la naturaleza del material.

Conductividad

Es el inverso de la resistividad.
Se mide en siemens * cm^-1.
2.Define el sobrepotencial y los tres tipos que hay a.Sobrepotencial de activación:representa el exceso de potencial que hay que aplicar respecto al de equilibrio, para que el electrón sobrepase la barrera energética carácterística de cada reacción.b.Sobrepotencial de concentración o polarización: surge como consecuencia de la disminución de la especie electroactiva en la interfase electrodo-disolución en el curso de una reacc.Electroquímica.c.

Sobrepotencial de resistencia

Depende de la densidad de corriente y de la caída optima a través del electrolito, diafragmas, conexiones eléctricas, etc.

3.Modos de operación en electroquímica

La forma de aplicar la energía eléctrica (dentro de esto)

A potencial de electrodo cte

Para ello son necesarios tres electrodos: electrodo de trabajo, contraelectrodo y electrodo de referencia.Voltímetro 1 para medir el voltaje de la celda y voltímetro 2 para medir el potencial del cátodo. Ambos están incorporados al potenciostato.La velocidad de una electrosíntesis y la productividad es proporcional a la corriente que circula por la celda(según Faraday),y esta a su vez es proporcional a la concentración de la especie electroactiva (operando por debajo de la densidad de corriente limitante).En el proceso de la concentración de la especie disminuye con el tiempo de operación.Si trabajamos a potencial cte. La corriente q circula por la misma disminuirá a lo largo de la misma por tanto la productividad.

A intensidad constante

Conforme el reactivo disminuye, el potencial del electrodo se desplaza hacia valores superiores con el objetivo de mantener la velocidad de la reacción impuesta por la intensidad, esto nos puede llevar a reacciones electroquimicas paralelas: conversión del reactivo, o producto a formas no deseadas disminuyendo la eficacia y la selectividad.

La manera de alimentar el medio de reacción a la celda

Por lotes:se añade al inicio del proceso los reactivos,disolvente y electrolito en un deposito dotado de dos electrodos y se aplica una diferencia de potencial entre los mismos sin añadir reactivos ni retirar productos,agitando el electrolito.Finalizada la operación se retira el electrolito y se separan los productos y reactivos para volver a empezar.En continuo:se alimenta y elimina ccontinuamente el medio de reacción a un determinado caudal, de forma que, en el interior de la celda la composición siempre es cte.Una vez conseguida las condiciones de fase estacionaria:la densidad de corriente, el potencial, la tª y la concentración se mantienen ctes en el tiempo.