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Se describe en que consiste la electrolisis y mediante la practica se especifica cada parte del proceso. ...

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COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES PLANTEL NAUCALPAN ELECTROLISIS DEL AGUA – PRACTICA 6

GRUPO 154B TURNO: VESPERTINO MATERIA: QUIMICA PROFESOR: ROBERTO DAVILA PINEDA

PRACTICA 6: ELECTROLISIS DEL AGUA

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Introducción ‘’Descomposición de una sustancia en disolución mediante la corriente eléctrica’’ La electrólisis

del

agua es

la

descomposición

de agua (H2O)

en

los

gases oxígeno(O) e hidrógeno (H2) por medio de una corriente eléctrica a través del agua acidulada.

U

na fuente de energía eléctrica se conecta a dos electrodos, o dos platos (típicamente hechos de algún metal inerte como el platino o el acero

inoxidable), como dos chinchetas, las cuales son puestas en el agua. En una celda propiamente diseñada, el hidrógeno

aparecerá

electrodo negativamente

en

el cátodo (el

cargado,

donde

los electrones son bombeados al agua), y el oxígeno aparecerá en el ánodo (el electrodo positivamente cargado). La electrolisis de agua pura requiere una gran cantidad de energía extra en forma desobrepotencial para romper varias barreras de activación; Sin esa energía extra la electrólisis de agua pura ocurre muy lentamente si es que logra suceder. Varias celdas electrolíticas pueden no tener los electro catalizadores requeridos. La eficacia de la electrólisis aumenta con la adición de un electrolito (como la sal, un ácido o una base) y el uso de electro catalizadores. Conductores de Corriente Eléctrica. Electrólitos. Ionización. Electrólisis. Celda Voltaica Electrólisis. Celda voltaica. Potenciales. Potenciales de reducción normales de semireacciones. Agentes oxidantes y reductores.

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Iones: Fuerzas de enlace iónico. La formación del enlace iónico. Propiedades de los sólidos iónicos. Iones en disolución. La electrólisis. Las leyes de Faraday. Los procesos de oxidación reducción. Pilas y acumuladores. La pila de Daniell. .

Objetivo

Mediante el voltámetro de Hoffman, observar el proceso de electrolisis y ácido sulfúrico. Se parando los compuestos.

Hipótesis

Para realizar la electrolisis necesitamos una fuente de energía conocida como ánodo y cátodo para lograr una separación de los elementos.

Desarrollo

En esta práctica se utilizó el voltámetro de Hoffman elaborado en casa. Materiales • • • • • •

2 jeringas de 10 ml 1 jeringa de 5 ml 1 jeringa de 3 ml 1 par de caimanes 1 porta pila 1pila de 9V

• 1 Puntilla de carbono gruesa • Silicón caliente o frio • Cinta de aislar

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Métodos de descomposición

La descomposición química es un proceso que experimentan algunos compuestos químicos y moléculas conformadas por átomos de un mismo elemento en el que, de modo espontáneo o provocado por algún agente externo, a partir de una sustancia compuesta se originan dos o más sustancias de estructura química más simple. Es el proceso opuesto a la síntesis química. La ecuación química generalizada de una descomposición química es: AB → A + B , o bien, Reactivo → A + B + ... Un ejemplo específico es la electrólisis de agua que origina hidrógeno y oxígeno, ambos en estado gaseoso: 2 H2O ( l) → 2 H2 (g) + O2 (g) La descomposición química es, con frecuencia, una reacción química no deseada, pues la estabilidad de un compuesto es siempre limitada cuando se le expone a condiciones ambientales extremas como el calor, la electricidad, las radiaciones, la humedad o ciertos compuestos químicos (ácidos, oxidantes, etc). Los casos más frecuentes

de

descomposición

son

la descomposición

térmica o termólisis,

la electrólisis y la hidrólisis. La descomposición química total de un compuesto origina los elementos que lo constituyen.

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Tipos de descomposición

Hay tres tipos de reacciones de descomposición, dependiendo del agente causante de la misma: •

Térmica, producida por una temperatura elevada.

•

Electrolítica, producida por la corriente eléctrica

•

Catalítica, producida por la acción de un catalizador, que acelera una reacción que de otro modo sería muy lenta.

Electrodos

¿Qué son los electrodos? Los electrodos son placas metálicas utilizadas como un conductor encargado de realizar contacto con algún sector del circuito que no sea de tipo metálico. Tiene como finalidad el trasporte de la corriente eléctrica. Es un término que deriva del griego, “elektron” es la palabra d donde proviene electricidad y “hodos” cuyo significado es camino. Se pueden clasificar los siguientes tipos de electrodos en: Electrodos en investigación biomédica: En este caso tienen una función elemental en la medicina ya que actúa como interface entre los aparatos médicos y el cuerpo de las personas. Su función es traspasar las corrientes iónicas del cuerpo del paciente a forma de corriente eléctrica.

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Electrodos para soldar: En la industria resulta elemental la utilización de electrodos en el momento de soldar para resolver ciertos problemas que pueden sufrir ya sea por salpicaduras, ciertas deviaciones, materiales rotos etc. Generalmente dichos problemas surgen por la cantidad de calor suministrada es demasiada alta. Electrodos para sillas eléctricas: En el acto de ejecución mediante la silla eléctrica el preso es amarrado a dicha silla, los ejecutores colocan un electrodo previamente humedecido sobre la cabeza y piernas del criminal. De esta manera las corrientes eléctricas descargadas sobre el condenado producen una parálisis en las vías respiratorias y un ataque al corazón. Electrodos con fines médicos: en este caso el dispositivo habilita a tomar las señas bioeléctricas enviadas del cuerpo del ser humano. De esta manera es posible crear un modelo de tipo eléctrico para luego poder observar y analizar permitiendo así a los correspondientes especialistas pronosticar enfermedades o anomalías de cualquier índole.

Electrolitos ¿Qué son los electrolitos? Los electrolitos son minerales muy importantes para poder mantener un equilibrio homeostático en nuestro organismo de igual forma son soluciones iónicas (sales) que se encuentran en la naturaleza en la forma de

minerales.

responsables

de

Los electrolitos son mantener

el

los cuerpo

correctamente hidratado para que los músculos y nervios puedan funcionar apropiadamente.

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Iones

¿Qué son los iones? Un ion 1o ión2 es una partícula cargada eléctricamente constituida por un átomo o molécula que no es eléctricamente neutro. Conceptualmente esto se puede entender como que, a partir de un estado neutro de un átomo o partícula, se han ganado o perdido electrones; este fenómeno se conoce como ionización. Los iones cargados negativamente, producidos por haber más electrones que protones, se conocen como aniones (que son atraídos por el ánodo) y los cargados positivamente, consecuencia de una pérdida de electrones, se conocen como cationes (los que son atraídos por el cátodo). Anión y Catión significan: •

Anión ("el que va hacia arriba") tiene carga eléctrica negativa.

•

Catión ("el que va hacia abajo") tiene carga eléctrica positiva.

Unas definiciones más formales son: Un catión es una especie monoatómica o poli atómica que tiene una o más cargas elementales del protón. Un anión es una especie monoatómica o poliatómica que tiene una o más cargas elementales del electrón. •

Ánodo: ("camino ascendente de la corriente eléctrica") Es el lugar dónde se produce la reacción de oxidación, que provoca un aumento del estado de oxidación.

•

Cátodo: ("camino descendente de la corriente eléctrica") Es el lugar dónde se produce la reacción de reducción que provoca una disminución del estado de oxidación.

Un ion conformado por un solo átomo se denomina ion monoatómico, a diferencia de uno conformado por dos o más átomos, que se denomina ion poliatómico.

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Cargas eléctricas

¿Qué son las cargas eléctricas? La Carga Eléctrica es aquella propiedad de determinadas partículas subatómicas que se produce cuando se relacionan unas con otras, esta interacción es electromagnética y se hace con las cargas positivas y negativas de la partícula. Cualquier elemento considerado materia tiene un conjunto de cargas, positivas, negativas y fraccionadas (Quarks), existe un movimiento de las partículas que contiene este elemento y genera a su vez un campo electromagnético que interactúa con su entorno, lo que lo rodea también tiene electromagnetismo por lo que la interacción entre campos es constante. La Carga Eléctrica es una unidad del Sistema Internacional de Unidades, se define como: “La cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un determinado conductor eléctrico durante el lapso de un segundo y cuando la corriente eléctrica es de un amperio.” Existen dos tipos de cargas eléctricas, cargas positivas y cargas negativas, según la Ley de Coulomb, se establece que las cargas iguales se repelen, las cargas diferentes se atraen. Todo depende según la afirmación del físico que escribió la ley, de la sobre o por el cuerpo cargado de electricidad. A través de la Ley de Coulomb se puede deducir el valor de las cargas, la fórmula es: Con esta misma fórmula se puede calcular la fuerza y valor de dos cargas que están interactuando (Q1 y Q2). La constante que se aprecia en la fórmula es equivalente según el Sistema Internacional de Unidades a 9 x 10 elevado a la -9 NM al cuadrado entre C al cuadrado.

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¿Qué es un electrolito? Un electrolito o electrólito es

cualquier

sustancia

que

contiene

en

su

composición iones libres, que hacen que se comporte como un conductor eléctrico. Debido a que generalmente se encuentran iones en una solución, los electrolitos también son conocidos como soluciones iónicas, pero también son posibles electrolitos fundidos y electrolitos sólidos. ¿Cómo se forma el hidrogeno en los electrodos? Hidrogeno: ánodo: H2 → 2 H+ + 2 e- ; Eºoxi= 0,00 voltios cátodo : 2 H+ + 2 e- → H2 ; Eºred = 0,00 voltios

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Enlaces interatómicos

Un enlace interatómico es aquel que se da entre los átomos y forman una molécula y esos son los enlaces iónico, covalentes y metálicos

Enlaces intermoleculares

El enlace intermolecular es la unión que como resultado de las fuerzas de carácter electrostático que se establecen entre las moléculas, consigue mantenerlas unidas en una red cristalina.

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Fuerzas de bander walls

En fisicoquímica, las fuerzas de Van der Waals o interacciones de Van der Waals, son las fuerzas atractivas o repulsivas entre moléculas (o entre partes de una misma molécula) distintas a aquellas debidas a un enlace intramolecular (Enlace iónico, Enlace metálico yenlace covalente de tipo reticular) o a la interacción electrostática de iones con otros o con moléculas neutras •

Fuerza entre dos dipolos permanentes. Si las interacciones son entre moléculas que están polarizadas de manera permanente (por ejemplo, las moléculas de agua que atraen otras moléculas de agua u otras moléculas polares), se conocen como fuerzas de Keesom.

•

Fuerza entre un dipolo permanente y un dipolo inducido. Cuando un dipolo inducido (esto es, un dipolo que se induce en un átomo o una molécula que de otra manera sería no polar) interactúa con una molécula que tiene un momento dipolar permanente, esta interacción se conoce como fuerza de Debye. Un ejemplo de esta interacción serían las fuerzas entre las moléculas de agua y las de tetracloruro de carbono.

•

Fuerza entre dos dipolos inducidos instantáneamente. Si las interacciones son entre dos dipolos que están inducidos en los átomos o moléculas, se conocen como fuerzas de London (por ejemplo, el tetracloruro de carbono).

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¿En qué consisten los métodos de descomposición de compuestos?

Pirolisis: Fotolisis: Electrolisis: Proceso químico del cual una sustancia o un cuerpo, inmersos en una disolución se descomponen por una corriente eléctrica.

Introducción, caracteristicas de compuestos ¿Que propiedades del hidrogeno y oxigeno podrias identificar en el exerimento realizado? ¿Que nombre recibe el electrodo positivo y que gas se obtiene?

¿Que nombre recibe el electrodo negativo y que gas se obtiene? Podrías afirmar que estos gases son los componentes del agua Explica tu respuesta Los volumenes de gases obtenidos, permiten establecer que estos se encuentran en igual proporcion al formar parte del aga, explica tu respuesta La formula quimica del agua es H2O, esto te permite establecer alguna hipotesis respecto a la proporcionalidad de sus componentes Con base en tu respuesta, establece que ipo de sustancia es el agua (elemento compuesto, mezcla) justifica u respuesta ¿Que cantidad de gas se obtuv en los electrodos positivo y negativo? ¿Que es el aparato de Hotman?, electroes, marca tus partes.

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