Electrólisis del agua con ácidos
Electrólisis del agua en una solución ácida: una corriente continua impulsa las reacciones redox en el electrolito y se recogen los gases producidos.
La base científica de este experimento
La electrólisis es un proceso que produce cambios químicos debido al paso de una corriente eléctrica continua a través de un electrolito. Cuando la corriente atraviesa una solución conductora, las especies iónicas experimentan reacciones redox.
2 H₂O ↔ H₃O⁺ + OH⁻.
La adición de ácido sulfúrico aumenta la conductividad al generar electrolito de la siguiente manera.
La corriente eléctrica continua provoca las siguientes reacciones en el agua acidificada en los electrodos de platino.
En el cátodo (–) 4H3O+ + 4 e– → 2 H2 + 4H2O En el ánodo (+) 6 H2O → O2 + 4H3O+ + 4 e–.
En el cátodo, los iones H3O+ se reducen porque su potencial (E0(H+ / H2) = +0,00 V) es mayor que el de las moléculas de agua H2O (E0(H2O / H2)).
En el ánodo, las moléculas de agua se oxidan debido a su potencial de electrodo (E0(O₂/H₂O)).
Equipo utilizado
- Tubo en U con salidas laterales — CHE-004
- Electrodos de platino — CHE-016
- Cables de conexión, rojos — ELE-005, ELE-006
- Cables de conexión, negros — ELE-007, ELE-008
- Fuente de alimentación de corriente continua
Productos químicos y reactivos
- Solución de ácido sulfúrico 0,1 M — R:35 S:26-30-45
Notas de seguridad
- Las mezclas de hidrógeno y aire son explosivas. Asegúrate de que no haya llamas abiertas cerca del aparato.
Preguntas para los alumnos
- Describe lo que ocurre en el aparato.
- ¿Qué ocurre al prender fuego a los tubos de ensayo? Indica dónde se producen el hidrógeno y el oxígeno.
- ¿Por qué utilizamos una solución ácida diluida en lugar de agua destilada?
Qué puedes esperar
El paso de la corriente eléctrica provoca la formación de burbujas en los electrodos. El gas que se acumula en el cátodo (–) produce un chasquido, lo que indica la presencia de hidrógeno. El gas que se acumula en el ánodo (+) hace que la llama adquiera un color más brillante, lo que indica la presencia de oxígeno. En el cátodo (–), los iones H+ se reducen a hidrógeno. En el ánodo (+), las moléculas de agua se oxidan a oxígeno e iones H+. El agua destilada no conduce la electricidad, pero la presencia de algún electrolito permite que circule una corriente eléctrica, tal y como se ha demostrado en los experimentos anteriores.
Eliminación
Vierte la solución en el contenedor de residuos.
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Este experimento forma parte de ATP Volta, un laboratorio científico móvil autónomo que convierte un aula normal en un laboratorio STEM en pleno funcionamiento, con más de 200 experimentos de física, química, biología, robótica e ingeniería. « Gali », el tutor de IA integrado en ATP Connect, guía a los alumnos en cada paso y responde a sus preguntas en la mesa de trabajo.
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