Reacciona... Explota! Experiments de química recreativa.

Electròlisi de l’aigua

L’electròlisi de l’aigua consisteix en la descomposició de l’aigua (H2O) en oxigen (O2) i hidrogen (H2) deguda al pas d’un corrent elèctric a través de l’aigua.

L’aigua destil·lada al estar lliure de ions, no condueix electricitat o en condueix poca. Per tant per tal de portar a terme l’electròlisi de l’aigua cal afegir un additiu hidrosoluble, és a dir, un electròlit, en la cèl·lula d’electròlisi per tancar el circuit elèctric. L’electròlit es dissocia en cations i anions donant conductivitat a la solució.

Els cations següents tenen els potencials d’elèctrode inferiors al del H+ es poden fer servir, com per exemple: Li+, Rb+, K+, Cs+, Ba2+, Sr2+, Ca2+, Na+, Mg2+. Bàsicament s’utilitzen metalls alcalina o alcalinoterris. El sodi i el liti, que formen sals solubles i de baix cost econòmic, són els que més s’utilitzen.

Si en canvi, s’utilitza un àcid com a electròlit, el catió alliberat és H+ i aleshores no hi ha competència amb el H+ alliberat per la dissociació de l’aigua. En aquest cas l’anió més utilitzat és el SO42- (l’àcid afegit és l’àcid sulfúric H2SO4), molt difícil d’oxidar. EL potencial estàndard d’oxidació d’aquest ió a ió peroxodisulfat és de -2.05V.

Les reaccions que tenen lloc són:

Reaccions catòdiques (red):
2H2O (l) + 2e- → H2(g) +2OH- (aq) Eº=-0.8277V
Na+(aq) +e-→ Na(s) Eº=-2.7109V

Reaccions anòdiques (ox):
2 SO42- (aq) → S2O8(aq) + 2e- Eº=-2.05V
2 H2O(l) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e- Eº=-1.229V

És més senzill reduir l’aigua ja que hi ha ions Na+ en el càtode i fàcil oxidar l’aigua a l’ànode per la presència de SO42-.

Què volem demostrar?

Que la electròlisi de l’aigua es pot afavorir utilitzant com a electròlit.

Què utilitzem?

Material

  • Aparell de Hoffman
  • Generador elèctric
  • Tubs d’assaig

Reactius

  • Aigua destil·lada (H2O d)
  • Hidrogensulfat de sodi
    (NaHSO4)

Com ho fem?

Primer de tot emplenem un aparell Hoffman amb una solució de NaHSO4
en aigua destil·lada.

  • Apliquem un potencial elèctric a l’aparell i observem que tant el càtode com l’ànode comencen a alliberar gas, tot i que en el càtode s’allibera menor quantitat.
  • Recollim els dos gasos en tubs d’assaig diferents i els tapem.
  • Destapem ambdós tubs d’assaig mentre que acostem un llumí i observem el que passa.

Què observem i per què passa?

El tub d’assaig que conté gas hidrogen al destapar-lo es produeix una petita explosió i al acostar-li el llumí. Per contra, el tub que conté oxigen suporta la flama, fent que el llumí s’encengui. D’aquesta forma es pot saber en quin dels dos tubs hi ha l’hidrogen i en quin oxigen generats per mitjà de la reacció redox de l’electròlisi de l’aigua.

Precaucions

  • S’ha d’anar amb molt de compte quan es posa un llumí en el tub d’assaig que conté hidrogen. És un experiment que s’ha de realitzar al laboratori.

Més experiments