ELECTRÓLISIS DEL AGUA FRANCISCO MORENO HUESO. 18 de noviembre de 2013

Transcripción

1 18 de noviembre de 2013

2 Índice General 1 FUNDAMENTO TEÓRICO

3 Índice General 1 FUNDAMENTO TEÓRICO 2 MATERIAL Y REACTIVOS

4 Índice General 1 FUNDAMENTO TEÓRICO 2 MATERIAL Y REACTIVOS 3 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

5 Índice General 1 FUNDAMENTO TEÓRICO 2 MATERIAL Y REACTIVOS 3 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 4 ACTIVIDADES

6 FUNDAMENTO TEÓRICO Fundamento teórico Vamos a observar la electrólisis del agua por variaciones de color debido a las transformaciones químicas que cambian la acidez de las disoluciones y afectan a los indicadores añadidos. El agua se disocia muy débilmente: 2H 2 O(l) OH (aq)+h 3 O + (aq) OH : ionhidróxido; H 3 O + : ionoxonio Solo una molécula de cada 550 millones está disociada en iones hidróxido e iones oxonio. La electrólisis del agua consiste en su descomposición en hidrógeno y oxígeno cuando la corriente eléctrica para a través de ella. Para ello hay que hacerla conductora para lo cual vamos a añadir un electrólito, el nitrato de potasio, KNO 3.

7 FUNDAMENTO TEÓRICO La reacción de la electrólisis del agua va a ser la suma de dos procesos o semirreacciones: uno de oxidación, que es el proceso anódico y ocurre en el ánodo o polo positivo, y otro de reducción, que es el proceso catódico y ocurre en el cátodo o polo negativo. Proceso anódico (Oxidación): Proceso catódico (Reducción): 4OH (aq) O 2 (g)+2h 2 O(l)+4e 4H + (aq)+4e 2H 2 (g) Si sumamos las dos semirreacciones tendremos el proceso global: 4OH (aq)+4h + (aq) O 2 (g)+2h 2 O(l)+2H 2 (g)

8 FUNDAMENTO TEÓRICO Como los iones hidróxidos y los iones hidrógeno proceden de 4 moléculas de agua, podemos poner: 4H 2 O(aq) O 2 (g)+2h 2 O(l)+2H 2 (g) Que simplificada sería: 2H 2 O(aq) O 2 (g)+2h 2 (g) Como se ve, se obtiene oxígeno en el ánodo e hidrógeno en el cátodo, siendo el volumen de oxígeno la mitad del de hidrógeno.

9 MATERIAL Y REACTIVOS Material y reactivos Material Tres placas de Petri pequeñas. Una pila de 9 V. Cuentagotas. Hilo de platino o de cobre. Hilo recio de algodón.

10 MATERIAL Y REACTIVOS Material y reactivos Material Tres placas de Petri pequeñas. Una pila de 9 V. Cuentagotas. Hilo de platino o de cobre. Hilo recio de algodón. Reactivos Nitrato de potasio 1M. Hidróxido de sodio 1 M. Fenolftaleína 1% y Timolftaleína 0,1%. Vinagre comercial.

11 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Procedimiento experimental Se disponen tres placas de Petri A, B y C, como indica la figura y las llenamos con una disolución de nitrato de potasio 1M. Los puentes salinos que conectan B con A y C están hechos con hilo de algodón impregnados den la misma disolución de nitrato de potasio. Figura: Electrólisis del agua.

12 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL A continuación se añade una gota de fenolftaleína del 0,1% a las placas A y B, y de timolftaleína a la placa C. Si las placas A y C no son incoloras se añade una gota de vinagre y si la placa B no está roja, se añade una gota de disolución de NaOH 0,1M. Por tanto, las placas de A, B y C deberán ser: incolora, roja e incolora, respectivamente. Se conecta la pila de forma que el electrodo positivo (hilo de cobre o platino) llegue a estar en contacto con la placa B, y el doble electrodo negativo (también de hilo de cobre o platino) llegue a las placas A y C. Inmediatamente, se observa la actividad electroĺıtica: a) En la placa B, donde está el electrodo positivo, tiene lugar la oxidación y ocurre un burbujeo de oxígeno. Como en el proceso se originan iones H +, la disolución de la placa que era básica, pues el color de la disolución es rojo con fenolftaleína, se acidifica y el color de la disolución vira de rojo a incoloro.

13 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL b) En las placas A Y C, donde están los electrodos negativos, tiene lugar la reducción y ocurre un burbujeo de hidrógeno. Como en el proceso se originan iones OH : La disolución de la placa A que era ácida o neutra, pues el color disolución es incoloro con la fenolftaleína, disminuye su acidez y el color de la disolución vira de incoloro a rojo. La disolución de la placa C que era ácida o neutra, pues el color de la disolución es incoloro con la timolftaleína, disminuye su acidez y el color de la disolución vira de incoloro a azul. El cambio de color puede tener lugar en dos minutos. Para unificar el color es posible que tengan que agitarse las disoluciones. Si se cambian los electrodos, de tal forma que en la pila el conductor unido al polo positivo se conecte al negativo, y viceversa, al cabo de unos minutos se restauran los colores iniciales.

14 ACTIVIDADES Actividades Responder a las siguientes preguntas: 1 Cuál es la finalidad de los puentes salinos de cordón de algodón impregnados en nitrato de potasio? 2 Por qué se restauran los colores originales cuando se cambian los polos de la pila? 3 Por qué la intensidad del burbujeo es la misma en las tres placas?