electrólisis de disoluciones acuosas y constante de

U N A M
Facultad de Ingeniería
ELECTRÓLISIS DE
DISOLUCIONES ACUOSAS
Y CONSTANTE DE
AVOGADRO
M. C. Q. Alfredo Velásquez Márquez
AVM
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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 .
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Aparato de Hoffman
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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.
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Electrólisis del agua
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:
H+
H2O
+
OH–
V
+
H+
OHAVM
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Electrólisis del agua
Cátodo(-):
2H  2e


 H2
2H 2 O  2e

 H 2  2OH

2H 2 O  2H  4e


 2H 2  2OH

Ánodo (+):
4OH

 O 2  2H 2 O  4e
2H 2 O  O 2  4H
4OH

 2O 2  4H


 4e
 8e



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Electrólisis del agua
Cátodo (-):
2H 2 O  2H  4e


 2H 2  2OH
Ánodo (+):
4OH

 2O 2  4H


 8e

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Electrólisis del agua
Cátodo (-):
2H 2 O  2H  4e


 2H 2  2OH
Ánodo (+):
2OH

 O 2  2H


 4e

2H 2 O  2H 2  O 2
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Electrólisis del agua
En medio ácido:
Cátodo (-):
Ánodo (+):


4H  4e  2H 2


2H 2 O  O 2  4H  4e
2H 2 O  2H 2  O 2
En medio básico:
Cátodo (-):
Ánodo (+):


4H 2 O  4e  2H 2  4OH


4OH  O 2  2H 2 O  4e
2H 2 O  2H 2  O 2
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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 (-):
4H 2 O  4e

 2H 2  4OH

  1 mol H2 
1 F 
 


2 F  
 96 500 A  s   


( I A  )( t  s  )  


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Cálculos para el medio básico
Para determinar la cantidad de oxígeno producida se considera la reacción
siguiente:
Ánodo (+):
4OH

 O 2  2H 2 O  4e



  1 mol O2 
1 F
 


4 F 
 96 500 A  s 

( I A  )( t s )  


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Rendimientos experimental y porcentual
Para determinar cuántos moles experimentales de H2 y O2 que se
producen, se miden los mililitros obtenidos de cada gas y se aplica la
ecuación de estado del gas ideal:
PV = nRT
P = 580 [mm] Hg
L ∙ atm
R = 0.08205
mol ∙ K
V=
[L]
T=
n=
[K]
[mol]
Teniendo los moles experimentales, se comparan éstos con los moles
teóricos calculados anteriormente para determinar el rendimiento
porcentual.
Moles teóricos − 100%
Moles experimentales − ? %
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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 ]
1.6022x10
N=
N=
[A ∙ s]
=
[e ]
[e ]
[mol]
H2
[e ]
[mol]
O2
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