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1 ampolla de compensación con tubo de plástico
1 anillo de soporte para sujetar la ampolla de com-
pensación
1 manguito universal
2.2 Piezas de recambio
1002900 Tubos colectores de gas
1002901 Par de electrodos de platino
1002902 Ampolla de compensación, 250 ml
3. Teoría
Al contrario de los conductores metálicos, en los que
la corriente eléctrica fluye transportada por electro-
nes, en los electrolitos, son los iones los que realizan
esta función.
En el agua mezclada con ácido sulfúrico se encuen-
tran presentes iones de HSO
ca una tensión, estos iones entran en movimiento y el
agua se electroliza. Durante este proceso se produce
una separación del hidrógeno y el oxígeno. En el cátodo
(polo negativo) se forma una molécula de H
+
de 2 iones de H
O
, y en el ánodo (polo positivo) se
3
forma O
. El ácido sulfúrico no sufre alteraciones y ac-
2
túa únicamente como catalizador durante la electróli-
sis del agua.
La carga Q, transportada entre los electrodos durante
la electrólisis, se puede calcular, a partir de la intensi-
dad de corriente Ι y la duración del proceso t, por medio
de la siguiente ecuación:
Q = Ι · t.
Si la carga de un ión z posee un valor de cargas ele-
mentales e, entonces se separará una cantidad de iones
igual a Q/ze.
+
Para H
O
es válida la relación z = 1, por lo tanto, se
3
genera una cantidad Q/2e de moléculas de H
que se necesitan dos iones por molécula. De esto se
deduce que para la separación de n Mol H
una carga
Q = 2e · N
· n
L
en donde N
corresponde al índice de Loschmidt o de
L
Avogadro, e indica la cantidad de moléculas por mol
23
(N
= 6,0 · 10
/mol).
L
Si se conoce el valor de n y Q, se puede determinar, a
partir de esta ecuación, la constante F de Faraday, y el
producto de las dos constantes fundamentales deno-
minadas carga elemental e índice de Loschmidt:
5
F = e · N
~ 10
C/mol
L
La cantidad n de moles separados se puede determi-
nar sencillamente a partir del volumen.
En este caso se cumple la ley de los gases:
p · V = n · R · T,
que describe la relación entre la presión p, el volumen
V , la temperatura T y la cantidad de moles n. La tem-
peratura T, expresada en grados kelvin, se puede cal-
cular sencillamente a partir de la temperatura t
–
2–
+
, SO
y H
O
. Si se apli-
4
4
3
a partir
2
, dado
2
se requiere
2
, ex-
c
presada en grados celsio (T = t
tante universal de los gases con un valor de
R = 8,3 J mol
Una carga Q genera en el cátodo una cantidad Q/2e de
moléculas de H
. Esto es (con el índice de Loschmidt
2
23
N
= 6 · 10
/mol):
L
Q
=
n
⋅
2
e N
L
Luego, la constante de Faraday corresponde a:
= ⋅
=
F
e N
L
4. Ejemplos de experimentos
3.1 Estudio de la conductibilidad del agua y de su
composición
Material necesario:
Aparato para electrólisis del agua
Fuente de tensión
Cable de conexión
Agua destilada
Ácido sulfúrico diluido
Realización del experimento:
• Montaje experimental de acuerdo con la figura 1.
• Verter el agua destilada en la ampolla de compen-
sación con los grifos pulidos abiertos. Llenar com-
pletamente los tubos colectores de gas variando la
altura de la ampolla de compensación.
• Cerrar los grifos. El nivel del agua en la ampolla
debe ser más elevado que el de los tubos colecto-
res de gas.
• Comprobar la estanqueidad del equipo y, de ser
necesario, apretar más fijamente las conexiones.
• Conectar la fuente de alimentación y observar los
electrodos.
• Dado que no se percibe ninguna reacción, se pue-
de desconectar la fuente de alimentación.
• Agregar unas gotas de ácido sulfúrico diluido
(c = aprox. 1 mol/l).
• Tras un tiempo de espera de aprox. 5 minutos, co-
nectar nuevamente la fuente de alimentación.
• En ambos electrodos se percibe el ascenso de bur-
bujas de gas.
• Desconectar la fuente de alimentación cuando el
tubo colector del polo negativo (cátodo) se encuen-
tre lleno de gas hasta la mitad.
• Para una exacta lectura del volumen de gas, es pre-
ciso hacer descender la ampolla de compensación
hasta que el nivel del fluido de su interior alcance
la misma altura del nivel del fluido del tubo colec-
tor en cuestión.
• Provocar la retirada del gas por medio de los grifos
y atraparlo neumáticamente utilizando probetas
colocadas boca abajo.
14
+ 273 K). R es la cons-
c
–1
–1
K
(julio por mol y kelvin).
⋅
p V
=
mol
⋅
R T
⋅ ⋅
Q R T
=
96500 /
C mol
.
⋅ ⋅
2
p V
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