La electrólisis del agua es la descomposición de agua (H2O)
en los gases oxígeno (O2) e hidrógeno (H2) por medio de una corriente eléctrica
a través del agua. Este proceso electrolítico se usa raramente en aplicaciones
industriales debido a que el hidrógeno puede ser producido a menor costo por
medio de combustibles fósiles.
Una 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), los cuales son puestos en el agua. En una celda propiamente
diseñada, el hidrógeno aparecerá en el cátodo (el electrodo negativamente
cargado, donde los electrones son bombeados al agua), y el oxígeno aparecerá en
el ánodo (el electrodo positivamente cargado). El volumen de hidrógeno generado
es el doble que el de oxígeno, y ambos son proporcionales al total de carga
eléctrica que fue enviada por el agua.
Electrólisis con
Voltámetro de Hoffman
Un voltámetro de Hofmann es un aparato utilizado para realizar la electrólisis del agua. Fue inventado por August Wilhelm von Hofmann (1818-1892). Consta de tres cilindros verticales unidos, por lo general de vidrio. El cilindro central está abierto en la parte superior para permitir la adición de agua y de un compuesto iónico para mejorar la conductividad, como puede ser una pequeña cantidad de ácido sulfúrico. Un electrodo de platino se coloca dentro de la parte inferior de cada uno de los otros dos cilindros, y se conectan a los terminales positivo y negativo de una fuente de electricidad. Cuando la corriente circula a través del voltámetro de Hofmann, se forma oxígeno en el ánodo e hidrógeno en el cátodo. Cada uno de los gases desplaza el agua contenida en su cilindro y se acumula en la parte superior de los dos tubos exteriores.
Un voltámetro de Hofmann es un aparato utilizado para realizar la electrólisis del agua. Fue inventado por August Wilhelm von Hofmann (1818-1892). Consta de tres cilindros verticales unidos, por lo general de vidrio. El cilindro central está abierto en la parte superior para permitir la adición de agua y de un compuesto iónico para mejorar la conductividad, como puede ser una pequeña cantidad de ácido sulfúrico. Un electrodo de platino se coloca dentro de la parte inferior de cada uno de los otros dos cilindros, y se conectan a los terminales positivo y negativo de una fuente de electricidad. Cuando la corriente circula a través del voltámetro de Hofmann, se forma oxígeno en el ánodo e hidrógeno en el cátodo. Cada uno de los gases desplaza el agua contenida en su cilindro y se acumula en la parte superior de los dos tubos exteriores.
De esta forma se observa que el
volumen de hidrógeno que se produce es el doble que el de oxígeno; demostrando
así cual es la composición química del agua. La energía necesaria para separar
a los iones de la molécula del agua es aportada por la fuente de alimentación
eléctrica. Esta es por tanto una reacción endotérmica.
En el tubo conectado en el electrodo
del polo positivo (cátodo) se recoge oxígeno. Para comprobarlo se puede acercar
el ascua de un palillo plano. Se mostrará como el oxígeno aviva la llama e
incluso a veces se vuelve a encender.
En el tubo conectado en el electrodo del polo negativo
(ánodo) se recoge hidrógeno. Para comprobarlo se puede hacer la reacción
inversa a la electrólisis del agua: la síntesis del agua. Se abre la llave del
tubo que contiene el hidrogeno y se recoge con un tubo de ensayo invertido. Se
acerca una chispa de un mechero de mano (energía de activación) y el hidrógeno
reacciona con el oxígeno del aire produciendo un estallido peculiar.
Aplicaciones de la electrólisis:
La electrólisis tanto del agua dulce como la salada puede tener
diversas aplicaciones, entre ellas se pueden mencionar:
- Obtención de hidrógeno (H2) en estado gaseoso.
- Obtención de oxigeno (O2) en estado gaseoso.
- Obtención de cloro (Cl2) en estado gaseoso.
- Obtención de hidróxido de sodio (NaOH) en estado acuoso.