¿Qué es la electrólisis?

La electrólisis es el proceso químico por el cual se separan los elementos de un compuesto a través de una corriente eléctrica. Dicho proceso consiste en liberar electrones desde una fuente de alimentación eléctrica, como puede ser una batería, a una disolución mediante dos electrodos. El electrodo que está unido al polo positivo de la batería es denominado ánodo, mientras que el unido al polo negativo se conoce como cátodo. Los electrones que salen de cada electrodo atraen a los iones opuestos de la disolución, yendo los aniones (iones negativos) hacia el ánodo cediéndole sus electrones; mientras que los cationes (iones postivios) van hacia el cátodo, tomando electrones de este. Por tanto, se puede decir que la elextrólisis es una reacción de oxidación-reducción, en donde la energía necesaria para este proceso proviene de la fuente de alimentación eléctrica.

El proceso de la electrólisis fue descubierto de forma accidental por el químico inglés William Nicholson en 1800, cuando se encontraba investigando el funcionamiento de las baterías; aunque Martinus van Marum había logrado reducir el zinc, el estaño y el antimonio de sus sales quince años atrás por medio de electrólisis. Luego de esto, Nicholson y Anthony Carlisle separaron el oxígeno y el hidrógeno del agua. A partir de entonces, este método se popularizó entre los científicos como un método por el cual obtener elementos desconocidos de ciertos compuestos. Así, el químico inglés Sir Humphry Davy descubrió con este método el sodio, el potasio, el calcio, el bario y el magnesio. Entre 1807 y 1808. De la misma forma, William Thomas Brande descubrió litio a partir de su óxido en 1821.

Reuniendo la información existente hasta el momento, Michael Faraday describió en 1834 las que se conocen como las Leyes de Faraday de la electrólisis, que explicaban este proceso de forma matemática y que terminaron por introducir los conceptos de electrodo, electrolito, ánodo, cátodo, catión y anión. Varios años después, mediante la electrólisis, el químico francés Paul Émile Lecop de Boisbaudran descubrió el galio en 1875 y el químico francés Henri Moissan descubrió el flúor en 1886. Ese mismo año, se desarrolló el proceso de Hall-Hérouls para desarrollar aluminio de forma industrial y en 1890 se desarrolló el proceso de Castner-Kellner para producir hidróxido de sodio. En la actualidad, la electrólisis se usa en la electrometalurgia para producir metales de lata pureza, como ocurre con el magnesio, el litio, el aluminio, el sodio, el potasio y el cobre. De igual forma, se produce cloro, hidróxido de sodio, clorato de potasio, clorato de sodio, ácido trifluoroacético, cobre electrólito, oxígeno e hidrógeno. Además, se usa en la galvanoplastia y el mecanizado electroquímico.

La electrolisis suele enseñarse en las escuelas y los colegios como un método para separar el agua en sus componentes, en estos casos, el agua debe estar destilada, pues de lo contrario no sólo separara el hidrógeno y el oxígeno, sino también los demás componentes que pueda tener el líquido, como son el caso de metales, sales u otros minerales. De hecho, se sabe que el agua 100% pura no es conductora de electricidad por sí misma, sino que tiene esta peculiaridad por los minerales que alberga. Así, para realizar la electrólisis es necesario recordar que nunca deben unirse los electrodos, pues provocará que la corriente eléctrica se acumule y queme la batería. La corriente usada para este proceso debe ser continua (baterías o adaptadores), pues la corriente alterna (del enchufe) podría electrocutar a quien realiza el experimento. También es necesario que quien realice el experimento lleve protección, como gafas, guantes y tapabocas, pues los gases liberados podrían lastimarlo. De igual forma, es necesario que los gases que se desprenden no entren en contacto, pues podrían explotar.

¿Cuáles son las leyes de Faraday de la electrólisis?

Las leyes de Faraday de la electrólisis, publicadas por el químico inglés que lleva su nombre en 1834, son las siguientes:

  • Primera ley de Faraday de la electrólisis: la cantidad de electricidad que se debe transferir a un electrodo es igualmente proporcional a la cantidad de masa de que se deposita en este de la sustancia deseada.
  • Segunda ley de Faraday de la electrólisis: para una cantidad determinada de electricidad o carga eléctrica, la masa que se deposita de una sustancia es proporcional al peso equivalente de la sustancia, el cual se puede obtener al dividir su masa molar por un entero.