En una célula electrolítica, el cátodo está cargado negativamente y el ánodo positivamente.Esto se debe a que la célula funciona utilizando una fuente de tensión externa para impulsar reacciones redox no espontáneas.El cátodo atrae cationes (iones cargados positivamente) del electrolito, donde se produce la reducción, mientras que el ánodo atrae aniones (iones cargados negativamente), donde se produce la oxidación.El electrolito facilita el movimiento de los iones entre los electrodos, completando el circuito.Comprender los signos y las funciones de los electrodos es crucial para aplicaciones como la galvanoplastia, el refinado de metales y la síntesis química.
Explicación de los puntos clave:
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Señales de electrodo en una célula electrolítica:
- Cátodo:Cargado negativamente.
- Ánodo:Carga positiva.
- Es lo contrario de una célula galvánica, en la que el cátodo es positivo y el ánodo negativo.La fuente de tensión externa de una célula electrolítica invierte el flujo natural de electrones.
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Componentes de una célula electrolítica:
- Electrolito:Solución o sal fundida que contiene iones que facilitan el flujo de la corriente eléctrica.Algunos ejemplos comunes son las soluciones acuosas de sales o ácidos y el cloruro sódico fundido.
- Cátodo:El electrodo donde se produce la reducción.Atrae los cationes (iones cargados positivamente) del electrolito.
- Ánodo:El electrodo donde se produce la oxidación.Atrae los aniones (iones cargados negativamente) del electrolito.
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Reacciones redox en la célula:
- Reducción en el cátodo:Los iones cargados positivamente (cationes) ganan electrones y se reducen.Por ejemplo, en la electrólisis del cloruro de sodio fundido, los iones Na⁺ se reducen a sodio metálico en el cátodo.
- Oxidación en el ánodo:Los iones con carga negativa (aniones) pierden electrones y se oxidan.En el mismo ejemplo, los iones Cl- se oxidan a cloro gaseoso en el ánodo.
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Papel de la fuente de tensión externa:
- La fuente de tensión externa proporciona la energía necesaria para impulsar las reacciones redox no espontáneas.Garantiza que los electrones fluyan del ánodo al cátodo a través del circuito externo, mientras que los iones se mueven a través del electrolito para mantener el equilibrio de carga.
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Materiales del electrodo:
- Los electrodos suelen estar hechos de materiales inertes, como grafito o platino, para evitar reacciones no deseadas con el electrolito.La elección del material depende de la aplicación específica y de los productos químicos implicados.
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Potencial de descarga:
- Tensión mínima necesaria para iniciar la electrólisis y descargar los iones en los electrodos.Si hay varios iones presentes, el ion con mayor potencial de reducción se reduce en el cátodo y el ion con menor potencial de reducción se oxida en el ánodo.
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Aplicaciones de las células electrolíticas:
- Galvanoplastia:Depositar una capa de metal sobre una superficie.
- Refinado de metales:Purificación de metales como el cobre o el aluminio.
- Síntesis química:Producción de sustancias como cloro, hidrógeno e hidróxido de sodio.
Comprender estos puntos clave ayuda a diseñar y hacer funcionar células electrolíticas para diversas aplicaciones industriales y de laboratorio.Las señales de los electrodos y su papel en las reacciones redox son fundamentales para el funcionamiento de estas células.
Cuadro sinóptico:
| Aspecto | Detalles |
|---|---|
| Cátodo | Cargado negativamente; atrae los cationes; aquí se produce la reducción. |
| Ánodo | Cargado positivamente; atrae los aniones; aquí se produce la oxidación. |
| Electrolito | Facilita el movimiento de los iones; algunos ejemplos son las sales fundidas o las soluciones acuosas. |
| Reacciones redox | Reducción en el cátodo, oxidación en el ánodo. |
| Fuente de tensión externa | Acciona las reacciones no espontáneas; asegura el flujo de electrones. |
| Aplicaciones | Galvanoplastia, refinado de metales, síntesis química. |
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