Imagínate un proceso que puede descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno, purificar metales preciosos y fabricar compuestos químicos. Este proceso es la electrólisis, y permite avances en la realización de reacciones químicas que serían muy difíciles de llevar a cabo por otros medios.
Somos Walterpack, fabricantes de piezas funcionales, y hoy te explicamos en profundidad qué es la electrólisis, cómo funciona y sus diversas aplicaciones.
Definición e historia de la electrólisis
La electrólisis es un proceso que utiliza una corriente eléctrica para provocar una reacción química no espontánea. Fue descubierto por el científico inglés Michael Faraday en 1834.
Faraday formuló dos leyes fundamentales que describen la relación entre la calidad de sustancia liberada en los electrodos y la cantidad de electricidad utilizada.
Observó que cuando una corriente eléctrica pasa a través de una solución o un fundido de un electrolito, los iones presentes se mueven hacia los electrodos y se descargan, lo que causa una separación de los elementos químicos en la sustancia.
Principios y funcionamiento de la electrólisis
Ahora que ya conoces su definición, te explicamos cómo funciona y los componentes que intervienen.
Cómo funciona la electrólisis
El funcionamiento de la electrólisis implica varios pasos. Primero, se prepara una celda electrolítica que contiene un electrolito, que puede ser una solución acuosa o una sal fundida. Luego, se insertan dos electrodos, el cátodo (negativo) y el ánodo (positivo), en el electrolito.
Cuando se aplica una corriente eléctrica a través de los electrodos, los iones en el electrolito se mueven hacia los electrodos opuestos.
Este movimiento de iones y la transferencia de electrones provocan la descomposición del compuesto original en sus elementos constituyentes. Por ejemplo, el agua se descompone en hidrógeno y oxígeno gaseosos.
Componentes del proceso de electrólisis
- Electrolito: es la sustancia que se disocia en iones y habilita el paso de la corriente eléctrica. Puede ser una solución acuosa o una sal fundida.
- Electrodos: son los conductores que introducen la corriente eléctrica en el electrolito. El cátodo es el negativo, donde se produce la reacción, y el ánodo es el positivo, donde ocurre la oxidación.
- Fuente de corriente eléctrica: proporciona la energía necesaria para llevar a cabo la reacción no espontánea. La corriente eléctrica provoca el movimiento de los iones hacia los electrodos correspondientes.
Tipos de electrólisis
Los dos tipos principales de electrólisis son la de sales fundidas y la acuosa. Ambos procesos son importantes para la producción de diferentes compuestos.
Electrólisis de sales fundidas
La electrólisis de sales fundidas se realiza a altas temperaturas, donde las sales inorgánicas se encuentran en estado líquido. Esta operación es necesaria para la obtención de metales que no se pueden extraer por otros métodos debido a sus altas temperaturas de fusión y la estabilidad de sus óxidos.
Un buen ejemplo es la obtención de aluminio a partir de la bauxita, que utiliza la electrólisis de la criolita fundida para disolver el óxido de aluminio.
Electrólisis acuosa
En la electrólisis acuosa, se emplea una solución acuosa de un electrolito. Este tipo es más común y se realiza a temperaturas mucho más bajas.
Un ejemplo clásico es la electrólisis del agua, donde una corriente eléctrica descompone el agua en hidrógeno y oxígeno.
Se utiliza para la producción de hidrógeno verde, un combustible limpio y sostenible. También se usa en la producción de cloro y sodio a partir de soluciones de cloruro de sodio (salmuera), así como en la purificación de metales, como el cobre.
Aplicaciones: ¿para qué sirve la electrólisis?
Esta tecnología es una gran herramienta en diferentes industrias gracias a su capacidad para descomponer compuestos y producir elementos puros.
A continuación, te detallamos las aplicaciones más importantes.
Producción de metales
Es una de sus aplicaciones más importantes, pues metales como el aluminio, el sodio y el magnesio se obtienen de esta manera. Por ejemplo, la electrólisis del cobre es obligatoria para la purificación del cobre.
Producción de gases industriales
La producción de gases industriales mediante la electrólisis es básica en muchas industrias. La electrólisis del agua se utiliza para obtener hidrógeno en la producción de hidrógeno verde, un combustible sostenible. Este proceso produce oxígeno como subproducto, que se usa en procesos de combustión.
Galvanoplastia
La galvanoplastia emplea la electrólisis para depositar una capa de metal sobre una superficie. Se aplica en la fabricación de joyas, componentes electrónicos y recubrimientos protectores.
Fabricación de compuestos químicos
También se utiliza en la fabricación de compuestos químicos. Por ejemplo, la electrólisis del cloruro de sodio (sal común) produce cloro y sodio, dos elementos esenciales en la industria química.
Anodización
La anodización es un proceso electroquímico que aumenta el grosor de la capa de óxido natural en la superficie de los metales, lo que mejora su resistencia a la corrosión y la durabilidad. Es común en la industria del aluminio, con el fin de crear acabados decorativos y protectores.
Algunos ejemplos específicos de electrólisis
Para que comprendas mejor cómo funciona este fenómeno, te presentamos tres casos concretos:
- Electrólisis del agua: descompone el agua en hidrógeno y oxígeno. La ecuación química es: 2H2O(l)→2H2(g)+O2(g). Se emplea para producir hidrógeno verde.
- Electrólisis del cloruro de sodio (salmuera): se descompone en cloro, hidrógeno y sodio mediante la siguiente reacción: 2NaCl(aq)+2H2O(l)→2NaOH(aq)+H2(g)+Cl2(g). Esta reacción es popular en la industria química para crear hidróxido de sodio, cloro y gas hidrógeno.
- Electrolisis de sulfato de cobre: se utiliza para purificar cobre y conseguir cobre de alta pureza. La reacción química es: CuSO4(aq)+2H2O(l)→Cu(s)+O2(g)+2H2SO4(aq). Es común en la industria minera y en la refinación de metales.
La electrólisis es un proceso químico que cuenta con aplicaciones como la producción de metales, gases industriales y compuestos químicos. Su capacidad para transformar materiales y facilitar reacciones químicas ha facilitado avances en múltiples campos.
Esperamos que te haya quedado claro qué es la electrólisis y sus principios de funcionamiento. Si quieres seguir aprendiendo, visita el blog de Walterpack. Publicamos contenidos sobre innovaciones, procesos y avances en la industria de la fabricación.
