Electrolisis del agua



Planteamiento del Problema

El presente trabajo pretende aportar conocimientos relacionados con las siguientes preguntas ¿Qué es la electrólisis? ¿Qué evidencias se deben obtener durante la electrólisis del agua para afirmar que el agua es un compuesto o un elemento? Las preguntas buscan entender el proceso del electrolisis del agua y separar el agua en sus componentes por medio de la misma. Y de esta forma darnos cuenta de la importancia del agua.

Introducción

La Electrólisis es un proceso electroquímico que consiste en la descomposición mediante una corriente eléctrica continua de sustancias ionizadas denominadas electrolitos.

La palabra electrólisis procede de dos radicales, electro que hace referencia a electricidad y lisis que quiere decir ruptura. En el proceso se desprenden el oxígeno(O) y el hidrogeno (H). El proceso de electrolisis es muy útil y efectivo, pues a base de cargas eléctricas se separan los elementos de un compuesto, pero debido al calor de la reacción se obtienen en forma gaseosa.

Es un proceso donde la energía eléctrica cambiará a energía química. Dado que el agua pura no conduce electricidad, si se le agregan unas gotas de ácido sulfúrico (H2SO4), se utilizan electrodos de platino y se aplica corriente continua nos encontramos con que el volumen de H2 (cátodo) es el doble que el de O2 (ánodo).

Si cuidadosamente uniéramos el oxígeno con el hidrógeno, por ejemplo, colocando los dos polos dentro del mismo tubo de ensayo, al acercar una chispa eléctrica no solo tendríamos una pequeña explosión sino también notaremos unas pequeñas gotitas de agua en las paredes del tubo, que fueron originadas por la unión de dos hidrógenos y un oxígeno gracias a la chispa eléctrica.

Objetivos.

* Identificar los compuestos como sustancias puras formadas de diferentes elementos, los cuales se encuentran en proporción definida y se pueden separar por métodos químicos.

* Identificar los elementos como sustancias puras que no se pueden separar en otras por métodos físicos y químicos.

* Reconocer las reacciones químicas como procesos en donde se transforman unas en otras y entender que la materia no se crea ni se destruye solo se transforma.

* Explicar la importancia de análisis químico como procedimiento para establecer la naturaleza de la materia.

* Asociar la ruptura y formación de enlaces químicos con las reacciones químicas.

* Introducir la electrolisis como técnica para llevar a cabo reacciones Redox de forma controlada.

* Establecer la estequiometria de la reacción de descomposición del agua a través de la medida de volumen de los gases desprendidos.

* Determinar propiedades sencillas de los compuestos

Temática

Compuesto

  • Concepto.

  • Fórmulas de los compuestos estudiados.

Elemento

  • Concepto.

  • Símbolo de los elementos estudiados.

Reacción Química

  • Concepto.

  • Reacción de descomposición.

  • Reacción endotérmica.

Hipótesis.

Si se desea separar el agua en sus elementos por medio del electrolisis, entonces, se debe aplicar una carga eléctrica utilizando el aparato de Hoffman y así mismo podremos comprobar si el agua es un compuesto o un elemento.

Antecedentes: Investiga

FISICAS

QUIMICAS

Estado físico: sólido, líquido y gaseosa

Reacciona con los óxidos ácidos

Color: Incolora

Reacciona con los óxidos básicos

Sabor: Insípida

Reacciona con los metales

Olor: Inodoro

Reacciona con los no metales

Densidad: 1 g./c.c. a 4°C

Se une en las sales formando hidratos

Punto de congelación: 0° C

Los anhídridos y óxidos ácidos reaccionan con el agua y formas ácidos oxácidos

Punto de ebullición: 100° C

El agua forma combinaciones complejas con algunas sales, denominándose hidratos

Masa molar: 18,01528 g/mol

Solubilidad en agua: 100%

2.- ¿Cómo se lleva a cabo la electrólisis?

- La electrolisis del agua consiste en aplicar potencial eléctrico en puntos diferentes, es decir, se introduce un polo negativo y uno positivo. Debido a que el hidrógeno es un ion positivo, se ve atraído por el polo eléctrico negativo, y se disocia del oxígeno, que es atraído por el polo positivo al sobrarle un electrón en su última capa de valencia. El resultado es que se disocia el agua en hidrógeno y oxígeno, obteniéndose así estos

elementos en una forma pura. 

3.- ¿Qué es un electrolito? Escribe 3 ejemplos.

- Es una sustancia o cuerpo que se descompone en la electrolisis, ejemplo, el agua, ácido cianhídrico y ácido fluorhídrico.

4.- Explica ¿Qué es un elemento? Escribe 3 ejemplos.

- Es un tipo de materia constituido por átomos de la misma clase, ejemplo, hidrogeno (H), oxigeno (O), Hierro (Fe), etc.

5.- Explica ¿Qué es un compuesto? Escribe 3 ejemplos.

-Sustancia formada por la combinación de dos o más elementos de la tabla periódica, ejemplo, agua (H2O), ácido sulfúrico (H2SO4), sal (NaCl), etc.

6.- ¿Qué es un enlace químico?

- Es una interacción física responsable de las interacciones entre moléculas, átomos e iones, existen 2 tipos de enlaces covalentes e iónicos.

7.- Explica de manera general; ¿Cómo se forma y cómo se realiza la ruptura de un enlace químico?

- Se forma con la intervención de los electrones de valencia. El cómo se pueden romper, en el caso del electrólisis interviene la electricidad. Los iones son cationes y aniones. Los iones de valencia positivos (+) viajan al ánodo y los de valencia negativos (-) viajan al cátodo.

Procedimiento.

1.- Solicita el material de laboratorio a tu laboratorista con el respectivo formato que se te solicita.

2.- En un vaso de precipitados agrega 100 ml de NaOH.

3.- Coloca los tapones con los cables conductores en los orificios de la parte baja del aparato de Hoffman y consecutivamente conéctalos a la fuente de poder.

4.- Vacía la substancia en el aparato de Hoffman, en caso de que la substancia no llegue a las líneas 0 de ambos lados agrega cuidadosamente un poco más.

5.- Prende la fuente de poder y observa que es lo que pasa.

6.- Registra coda 2 minutos las medidas del vol.1 y el vol.2

7.- Grafica los volúmenes y contesta lo que se te pide.

Material, equipo y sustancias

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Interpretación, análisis y discusión de resultados

TIEMPO (SEGUNDOS)

VOL. 1

VOL. 2

0 S

0

0

30 S

0.7

0.5

60 S

0.8

1.3

90 S

1.2

2.5

120 S

1.3

3.2

150 S

1.9

4

180 S

2

4.5

210 S

2.4

5.7

240 S

3

6.6

270 S

3.5

7.5

300 S

4

8.5

330 S

4.5

9.5

360 S

5

10.2

390 S

5.4

11.2

420 S

6

12.2

450 S

6.5

13.1

480 S

6.9

14

510 S

7.3

15

540 S

7.6

15.8

570 S

8.2

16.9

600 S

8.9

17.8

630 S

9.3

18.7

660 S

9.6

19.6

690 S

10.2

20.5

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Datos y observaciones

Pregunta

Observaciones

1.- ¿Qué se observa en el polo positivo (ánodo)?

Se presenta la oxidación. Se resguarda el Oxígeno y el agua va a la mitad del cátodo.

2.- ¿Qué se observa en el polo negativo (cátodo)?

Se presenta la reducción. Se resguarda en el Hidrogeno y el agua va lo doble que el ánodo.

3.- ¿Existe diferencia en la cantidad de gas que se deposita en la columna derecha de la izquierda? Explica tu respuesta.

Si debido a que el compuesto H2O contiene más Hidrogeno que Oxigeno y por lo tanto en la electrólisis al momento de separarlos como sustancias puras se obtiene 2H y O por separado.

4.- ¿Qué se observa? Cuando acercas un cerillo encendido al gas contenido en el cátodo.

Con el cátodo el fuego se hizo de color amarillo.

5.- ¿Qué se observa? Cuando acercas un cerillo encendido al gas contenido en el ánodo.

Con el ánodo el fuego se hizo mas grande color azul.

6.- ¿Qué tipo de corriente eléctrica se aplicó, directa o indirectamente? Explica tu respuesta y la diferencia entre estos dos tipos de corriente.

- Corriente directa, pues en este tipo de corriente es aquella en cuyas cargas eléctricas o electrones fluyen siempre en el mismo sentido en un circuito eléctrico cerrado, moviéndose del polo negativo hacia el polo positivo mientras que la indirecta o continua sin una tensión o voltaje ejerciendo presión sobre las cargas eléctricas no puede haber flujo de corriente eléctrica.

7.- ¿Qué papel cumple en la electrolisis el hidróxido de sodio en la disolución?

-

8.- ¿Qué has identificaste en el cátodo? Argumenta tu respuesta.

Gases de hidrogeno, está cargado negativamente.

9.- ¿Qué gas identificaste en el ánodo? Argumenta tu respuesta.

Gases de oxígeno, está cargado positivamente.

Aplicación y evaluación

1.- Completa la siguiente tabla (Como el primer ejemplo), anotando las características de los:

ELEMENTOS

COMPUESTOS

Sustancias puras que no pueden descomponerse en otras más simples.

Sustancias puras que se forman por la combinación química de dos o más elementos.

Están constituidos por un solo grupo de átomos

Están constituidos por dos o más tipos de átomos unidos en una proporción fija

A partir de los elementos se derivan todas las demás sustancias

Se pueden descomponer en 505 elementos que los constituyen por métodos químicos

Los elementos pueden ser no metales, metales o gases nobles. Están ordenados en la tabla periódica según la cantidad de protones que poseen. 

Los compuestos pueden ser hidruros (ej NaH) , óxido (NaO),sales binarias (CaS), hidróxidos(Cu (OH) ), oxácidos(HNO3) o oxosales (Ca(NO2)2).

2.- Escribe la ecuación química balanceada, que represente la reacción del electrólisis del agua.

- 2 H2O ----> 2 H2 + O2

3.- Explica si la reacción del electrólisis de agua, es de análisis o de síntesis.

Es de análisis ya que sufre una descomposición el agua, por medio de la electricidad que se aplica. En el producto es una mezcla al aplicar la electricidad a esto hace que se formen dos sustancias puras, como se muestra.

2H2O(l)    ?        2H2(g)   +    O2(g)

Manejo de desechos.

Con el manejo de desechos de los cuales fueron la sustancia de NaOH se hizo lo siguiente:

1.- Se vacío la sustancia cuidadosamente en el vaso de precipitados para que posteriormente se regresara a la botella en la que se había tomado la sustancia.

2.- Se lavó y enjuago el aparato de Hoffman para que se fueran los residuos que se habían quedado, así como lo restante del material utilizado en la practica.

Análisis y conclusión

1.- ¿Se puede afirmar que los gases obtenidos en la electrólisis son los componentes del agua? Justifica tu respuesta.

2.- ¿Qué permite afirmar la proporcionalidad obtenida de los gases?

3.- ¿La electrólisis del agua es un método físico o un método químico? Explica tu respuesta.

Bibliografía

LaGuia. (07 de mayo del 2010). Electrólisis. Recuperado el día 30 de septiembre del 2016, del sitio web: http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/electrolisis.

Wikipedia. (29 de mayo del 2015). Electrólisis. Recuperado el día 30 de septiembre del 2016, del sitio web: https://es.wikipedia.org/wiki/Electrólisis.

Propiedades del Agua. (30 de abril del 2007). Propiedades del Agua. Recuperado el día 01 de octubre del 2016, del sitio web: http://platea.pntic.mec.es/~iali/personal/agua/agua/propieda.htm

Monografias.com. (04 de diciembre del 2011). Propiedades físicas y químicas del agua. Recuperado el día 29 de septiembre del 2016, del sitio web: http://www.monografias.com/trabajos14/propiedades-agua/propiedades-agua.shtml

 

 

Autor:

Garibay González Marisol

Huerta García Fabio Kevin

Euroza Vergara Lizeth Abigail

González Zarza Sandra Yanet

Estrada Cañas Alma Cristina

Química I

María Luisa Lizeano Silva

Fernando Farfán

132-A

Practica 5 Unidad 1

Turno matutino.

"ESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES"