Elaborado en Mayo 2022
Participan:
Liliana Tarazona Vargas, Sandra Sandoval Osorio, José Francisco Malagón Sánchez y Marina Garzón Barrios.
El, al igual que Faraday, identifica y cuantifica la magnitud del cambio químico relacionado con las variaciones eléctricas.
A medida que se produce una tensión, por el contacto de dos metales, se producen cambios en las sustancias en solución (electrolito) o en las placas del metal (electrodos). Davy (1826) investiga sobre los principios de acción electroquímica para mostrar el papel activo que tiene el electrolito utilizado.
Desde 1802 Davy provoca cambios químicos utilizando metales o carbón y diferentes soluciones de ácidos o alcalinos, e identificaba los polos por positivo y negativo. Esta manera de identificar, positivo y negativo, sobreviene de una concepción de dos clases de electricidades que tendrá una fuerte influencia en toda esta época y que será discutida por varios autores como Davy, Faraday y Helhmholtz.
Los metales, incluido el carbono, son utilizados como electrodos y se les asigna este carácter de positivo o negativo.
He probado que las combinaciones galvánicas podrían estar formadas por metales simples o por carbón y diferentes fluidos principalmente ácidos y álcalis, y que el lado o polo de la sustancia conductora en contacto con el álcali será positiva y la que está en contacto con el ácido, negativo; y en ese mismo año publiqué, que cuando dos porciones separadas de agua, conectadas por una vejiga húmeda o fibra muscular, fueron electrificadas, el ácido nitromuriatico aparece en el positivo y el álcali fija en el polo negativo. (Davy, 1826, p. 387)
Hay pocas acciones eléctricas más intensas que las producidas por la operación de los hidrosulfatos sobre el cobre en estas diferentes circunstancias; tanto así que he construido una bateria voltáica la cual descompone agua, por seis combinaciones consistentes solamente de delgadas correderas de cobre, de las cuales una mitad ha sido expuesta a la solución cerca de un minuto antes de la otra mitad: de hecho,
la superficie oxidante estaba en el lado del metal limpio o más recientemente expuesto. Con el plomo, y aleaciones de estaño, plomo y hierro se tiene el mismo fenómeno, pero acciones eléctricas mucho más débiles, la superficie metálica la cual es primero introducida será la superficie negativa; y los principios de esta clase de acción son precisamente las mismas que las del cobre y hidrosulfatos. Zinc, platino, y metales que no tienen acción química sobre las soluciones de hidrosulfato no producen fenómenos de esta clase; plata y paladio, el cual actúa fuertemente con estas soluciones, produce efectos muy intensos; pero los compuestos que se forman en ellos son positivos con respecto a los metales puros, los fenómenos son al revés de los ofrecidos por los metales más oxidables: la superficie sumergida primero en la solución es la superficie positiva, y retiene esta relación en álcali, ácido y soluciones salinas, presentando peculiaridades que dependen del cambio de superficie sobre lo cual podría referirme de nuevo después de aquí. (Davy, 1826, p. 395)
y que se propusieron, entonces, desarrollar pilas de tensiones cada vez mayores. Se volvió necesario, prestar atención a la solución que compone los conductores húmedos. Cruikshank, por ejemplo, observa que cuando la solución acuosa se une a la pila formando un circuito por medio de dos alambres, posteriormente llamados electrodos por Faraday, se liberan o disuelven gases alrededor de estos.
Mediante estos trabajos se concluye que el galvanismo descompone las sustancias presentes, en sus elementos, y los conduce hacia los electrodos. La corriente dirige, en un sentido, los componentes básicos de las sales, y en el sentido opuesto sus componentes ácidos;
este fenómeno se produce en todas las partes del circuito; se manifiesta también porque las soluciones salinas están en contacto inmediato con los alambres que están separados por los otros conductores.
Estos fenómenos recibieron el nombre de electro-descomposición o de electrólisis. Las electrolisis consisten, entonces, en la separación de sustancias cuando se establece una corriente eléctrica en una solución acuosa. Cumplieron un papel relevante en el desarrollo de la electroquímica porque conducían a preguntas sobre cuál es la causa de la descomposición eléctrica, o cuál es la dirección de la corriente eléctrica, arrojando criterios para la comprensión de las propiedades de los conductores húmedos y de las acciones que estos generan para dar origen a la electricidad. Y además, al descomponer las sustancias acuosas, posibilitaron la organización de su composición, en elementos, que posteriormente reconoceríamos como átomos.
Sugerencias para las actividades experimentales
La producción de ciertas sustancias en uno y otro electrodo de la celda, da cuenta de la polaridad de las placas tanto como de las sustancias. La propuesta experimental que hacemos aquí es la observación de los diferentes cambios químicos que se producen en las electrólisis y la manera de vincular en primer lugar la localización de estos procesos de descomposición o de composición de los gases, los óxidos, o la formación de sales. Se hace especial énfasis en distinguir en qué casos es necesario que se produzca el circuito eléctrico o en qué casos no es necesaria tal condición.
Hemos propuesto dos electrólisis del agua con cloruro de sodio en una ocasión y en la siguiente, la electrólisis del agua con ácido sulfúrico. En ambos casos utilizando electrodos de cobre.
Luego también proponemos el examen de la electrólisis de una solución de cloruro de estaño (II) utilizando alambres de estaño.
Electrólisis con NaCl
Electrólisis con ácido sulfúrico
Se estudian los cambios observados en los electrolitos y en los electrodos cuando se someten a una diferencia de potencial dado por una pila.
En ambos casos se usas electrodos de cobre y una pila de 12 voltios. Y como electrolitos soluciones de cloruro de sodios y de ácido sulfúrico a 1M
Se observan dos tipos de efectos, uno en cada electrodo: producción de burbujeo en uno de los electrodos y desgaste del otro electrodo.
Cuando se cierra el circuito se observan dos tipos de efectos, uno en cada electrodo: producción pequeña de burbujeo en uno de los electrodos y se observa una acumulación de estaño en el otro. Al cambiar la polaridad, el estaño acumulado se suelta del electrodo y después de un tiempo se empieza a observar la acumulación en el otro electrodo.
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