El proceso electrolítico consiste en hacer pasar una corriente eléctrica a través de un electrolito, entre dos electrodos conductores denominados ánodo y cátodo. Donde los cambios ocurren en los electrodos.
Cuando conectamos los electrodos con una fuente de energía (generador de corriente directa), el electrodo que se une al polo positivo del generador es el ánodo y el electrodo que se une al polo negativo del generador es el cátodo.
Una reacción de electrólisis puede ser considerada como el conjunto de dos medias reacciones, una oxidación anódica y una reducción catódica.
Para explicar las reacciones en los electrodos, se considerará al cloruro de sodio fundido, por que sólo contiene dos tipos de iones Se utilizan electrodos inertes; que significa que no reaccionan químicamente con los iones sodio y cloruro.
Los iones de sodio (+) o cationes, son atraídos hacia el electrodo negativo (cátodo). El cátodo se hace negativo por la acción de la fuente que le bombea electrones.
Los electrones del cátodo están en un estado de elevada energía potencial. El ion sodio tiene carga positiva, esto significa que atrae electrones y que un electrón de un átomo de sodio tendría una menor energía potencial que un electrón del cátodo. Por lo tanto los electrones del cátodo se desplazan hacia el catión, por diferencia de energía potencial. En el cátodo los iones de sodio se convierten en átomos de sodio por adición de un electrón. Este es un cambio químico y puede representarse con la siguiente ecuación:
Na+ +e− →Na0
Este cambio químico representa una ganancia de electrones, por lo tanto el sodio se redujo y pasó a estado metálico, en consecuencia, el cambio químico que siempre ocurre en el cátodo es de reducción.
El ánodo es positivo ya que la fuente le bombea electrones fuera de él y además atrae iones cloruro (-) o aniones. En el ánodo los electrones poseen baja energía potencial. En cambio los electrones externos del ion cloruro se encuentran en un
estado de potencial elevado. Cuando los iones cloruro llegan al ánodo le proporcionan electrones a este. Los electrones pasan de un estado de energía potencial elevada a uno de baja energía potencial. El cambio ocurrido en el ánodo puede representarse con otra ecuación:
2Cl− →Cl2 +2e−
Los iones cloruro pierden electrones transformándose en átomos de cloro, los cuales a su vez forman moléculas de cloro gaseoso. La reacción anódica siempre es de oxidación.
Las reacciones de oxidación y reducción ocurren simultáneamente, pero por separado, pues ocurren en diferentes puntos. La fuente no produce electrones, sólo los transporta de un lugar a otro, así los electrones que la fuente suministra al cátodo, provienen del ánodo. La función de la fuente es elevar la energía potencial de los electrones del cátodo.
Estas reacciones de electrodo se llaman semi-reacciones, y la reacción global de la electrólisis del cloruro de sodio es:
2Na+ +2Cl− →2Na0 +Cl2
La naturaleza de las reacciones del electrodo depende de la diferencia de potencial o voltaje aplicado.
Fuente: FES-CUAUTITLÁN Mtro. FELIPE DÍAZ DEL CASTILLO R.