ELECTRÓLISIS DE DISOLUCIONES ACUOSAS Y CONSTANTE DE AVOGADRO Autor: M. C. Q. Alfredo Velásquez Márquez Adaptado por: I.Q: Hermelinda Concepción Sánchez Tlaxqueño

Objetivos de la práctica El alumno: 1. Conocerá el aparato de Hoffman para la electrólisis del agua . 2. Cuantificará la carga eléctrica implicada en la electrólisis del agua, así como el volumen de las sustancias producidas en los electrodos . 3. Determinará el rendimiento de la reacción . 4. Determinará experimentalmente el valor del número de Avogadro .

Leyes de Faraday 1. La cantidad de producto liberado o depositado en cada electrodo es directamente proporcional a la cantidad de corriente eléctrica. 2. Para una misma cantidad de electricidad la masa liberada o depositada en cada electrodo es proporcional a su masa equivalente. .

Aparato de Hoffman

Electrólisis del agua En la electrólisis del agua, primero, la molécula de agua se disocia para formar los iones H+ y OH–, los cuales viajan hacia el cátodo y el ánodo respectivamente, donde se reducen y oxidan para producir las moléculas de H2 y O2.

Terminología de óxido - reducción TÉRMINO NÚMERO DE OXIDACIÓN CAMBIO ELECTRÓNICO Oxidación Aumenta Pierde electrones Reducción Disminuye Gana electrones Agente oxidante Agente reductor Pierde electrones .

Números de oxidación

H+ OH- Celda electrolítica V 2H2O 2H2 + O2 H2O H+ + OH– - La reacción general de la electrólisis del agua es la siguiente: 2H2O 2H2 + O2 Dentro del sistema, la molécula de agua se disocia para formar iones: H2O H+ + OH– V + - H+ OH-

Electrólisis del agua Cátodo(-): reducción Ánodo (+): oxidación

Al sumar las semireacciones se deben cancelar los electrones Electrólisis del agua Al sumar las semireacciones se deben cancelar los electrones Cátodo (-): reducción Ánodo (+): oxidación

Electrólisis del agua Cátodo (-): reducción Ánodo (+): oxidación

Electrólisis del agua En medio ácido: En medio básico: Cátodo (-): reducción Ánodo (+): oxidación En medio básico: Cátodo (-): reducción Ánodo (+): oxidación

Cálculos para el medio básico 1 [mol] e– = 6.022x1023 [e–] 1 [e–] = 1.6022x10-19 [C] 1 [mol] e– = 6.022x1023 [e–] = 96 484.484 [C] = 1.0 [Faraday] = 1.0 [F] [C] = [A] [s] Q[C] = (I [A]) (t [s]) Para determinar la cantidad de hidrógeno producida se considera la reacción siguiente: Cátodo (-): reducción

Cálculos para el medio básico Para determinar la cantidad de oxígeno producida se considera la reacción siguiente: Ánodo (+): oxidación

Rendimientos experimental y porcentual Para determinar cuántos moles experimentales de H2 y O2 se producen, se miden los mililitros obtenidos de cada gas en cada electrodo y se aplica la ecuación de estado del gas ideal: P = 580 [mm] Hg R = 0.08205 L∙atm mol∙K P V = n R T V = [L] T = [K] n = [mol] Teniendo los moles experimentales, se comparan éstos con los moles teóricos calculados anteriormente para determinar el rendimiento porcentual. Moles teóricos − 100% Moles experimentales − ? %

Cálculo del número de Avogadro Para determinar el valor del número de Avogadro, se divide la cantidad de electrones involucrados entre los moles de producto obtenidos: I [A] t [s] 1 [ e − ] 1.6022x 10 −19 [A∙s] = [ e − ] N = [ e − ] [mol] H2 N = [ e − ] [mol] O2 % Error de Exactitud = 𝑁ú𝑚. 𝑑𝑒 𝐴𝑣𝑜𝑔𝑎𝑑𝑟𝑜 𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑁ú𝑚, 𝑑𝑒 𝐴𝑣𝑜𝑔𝑎𝑑𝑟𝑜 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 X 100

Presentación revisada por: Q. Adriana Ramírez González Q. Antonia del Carmen Pérez León Ing. Ayesha Sagrario Román García M. A. Claudia Elisa Sánchez Navarro I. Q. Hermelinda Concepción Sánchez Tlaxqueño Ing. Jacquelyn Martínez Alavez I. Q. Luis Javier Acosta Bernal Dr. Ramiro Maravilla Galván Dr. Rogelio Soto Ayala Profesores de la Facultad de Ingeniería, UNAM