Electrólisis de l'aigua
L'electrólisis de l'aigua és el procés pel qual es produïx la descomposició de l'aigua en els seus component, l'hidrogen i l'oxigen. El procés requerix del concurs d'una corrent contínua procedent d'una font d'alimentació i que circula entre dos electrodos en contacte en l'aigua.[1] Estos electrodos generalment són de platí, encara que també poden ser de grafit. ya que l'aigua és molt poc conductora, és necessari afegir un electròlit en potencials d'oxidació o de reducció adequats, per a aumentar la conductivitat. L'electròlit més habitual sol ser l'àcit sulfúric.
Història
En 1789, J. R. Deiman i A. Paets van Troostwijk ya havien conseguit una electrólisis de l'aigua per mig d'una màquina electrostàtica de gran tamany i una botella de Leyden per a almagasenar l'energia. L'experiment no va ser concloent, ya que no varen observar clarament la solsida d'oxigen i hidrogen, ni varen ser capaços d'interpretar la reacció observada.
Anys més tart, el primer de maig de 1800, dos químics britànics William Nicholson (1753-1815) i sir Anthony Carlisle (1768-1840),[2][3] utilisant una pila de Volta, inventada semanes abans per Alessandro Volta, varen conseguir la descomposició de l'aigua en oxigen i hidrogen, utilisant diferents electròlits, per lo que, a efectes pràctics, es considera la primera electrólisis de l'aigua.[4][5] Estos experiments relacionats en la electrolisis varen donar pas a molts atres. En 1803, Berzelius i Hisinger realisant experiments similars als de Nicholson i Carslisle, utilisant diferents sales com a electròlits, varen constatar que no sempre es desprén oxigen i hidrogen en els electrodos i que junt a l'electrodo negatiu es formaven substàncies en propietats bàsiques, mentres que en el pol positiu les substàncies que es formaven tenien propietats àcides.[4] Estes observacions varen dur a Berzelius a pensar que els àcit i les bases eren portadores de càrregues opostes, lo que, provablement, va dur a assentar les bases de la teoria del dualisme electroquímic, proposta pel mateix Berzelius.[2]
Principi
L'electrólisis de l'aigua és la descomposició del aigua (H2O) en els gasos oxigen (O2) i hidrogen (H2) per mig d'una corrent elèctrica contínua,[6] per una font d'alimentació, una bateria o una pila, que es conecta per mig d'electrodos a l'aigua. Per a disminuir la resistència al pas de corrent per mig de l'aigua esta se sol acidular afegint àcit sulfúric a baixa concentració, o be, afegint un electrolito fort com l'hidròxit de sodi o atres electròlits que no es oxiden o es reduïxquen en lloc de l'aigua.
La font d'energia elèctrica es conecta a dos electrodos, o dos plats, típicament fets d'algun metal inerte com el platí o de materials conductors, com el grafit, que es troben en contacte en l'aigua. Tot això constituïx lo que es denomina cela electrolítica. Una volta conectats els electrodos a la font de corrent contínua l'hidrogen es desprén en el càtodo (l'electrodo carregat negativament) i l'oxigen en l'ànodo (l'electrodo positiu).
La electrólisis d'aigua pura requerix una gran cantitat d'energia extra en forma de sobrepotencial, sobre el teòricament necessari per a portar-la a terme (+1,229 V) lloc que s'han de sobrepassar vàries barreres d'activació. Açò es deu en part a l'escassa dissociació de l'aigua pura. Tinga's en conte que la conductivitat de l'aigua pura és d'una millonèsima de la de l'aigua de mar sent la conductivitat típica de l'aigua pura de l'orde de 0,055 µS·cm–1.
Sense eixa energia extra, o sobrevoltaje, la electrólisis d'aigua pura ocorre molt llentament si és que conseguix succeir. Vàries celes electrolítiques poden no tindre els electrocatalizadors requerits. Com s'ha comentat anteriorment l'eficàcia de la electrólisis aumenta en l'adició d'un electrolito (com la sal, un àcit o una base) i l'us de electrocatalizadores.
Les reaccions que tenen lloc en els electrodos són:[7]
Reducció en el càtodo: Oxidació en l'ànodo:
Sumant les semirreaccions anteriors s'obté la reacció global:
Com es pot apreciar el número de molècules d'hidrogen produïdes duplica el número de molècules d'oxigen. Ademés el número d'electrons transportats a través dels electrodos és el doble del número de molècules d'hidrogen produïdes i el cuádruple del número de molècules d'oxigen obtingudes.
Referències
- ↑ «¿Qué és la electrólisis de l'aigua i cóm es produïx?» (en és). Net Interlab. Consultat el 2026-01-23.
- ↑ 2,0 2,1 Hudson, John (1992). «Chap. 7. Electrochemistry and the dualistic theory», The history of chemistry (en en), Chapman & Hall. ISBN 978-0-412-03641-5.
- ↑ «Cóm es produïx la electrólisis de l'aigua» (en és-es). Ambar Lab. Consultat el 2026-01-23.
- ↑ 4,0 4,1 Leicester, Henry M. (1967). «Cap. 17. Electroquímica i afinitat química», Panorama històric de la química, Madrit: Alhambra.
- ↑ Burns, Ralph A. (2003). Fonaments de Quimica (en és), Pearson Educació. ISBN 978-970-26-0281-1.
- ↑ Desplats, Victor; Grégoire, Louis (1894). Diccionari enciclopèdic de ciències, lliteratura i arts ... (en és), Garnier germans.
- ↑ Chemistry, 2nd Edition by Allan Blackman, Electrolysis in Aqueus Slutions
- Este artícul conté una traducció derivada de «Electrólisis de l'agua» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.