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¿Por qué la electrólisis del bromuro de sodio concentrado acuoso produce bromo en el ánodo?

A menudo se afirma que la electrólisis de cualquier compuesto halógeno concentrado acuoso producirá el halógeno en el ánodo, a pesar de tener un potencial de electrodo estándar más positivo que la oxidación de hidróxido, mientras que cuando se diluya se producirá oxígeno, pero ¿cuál es la razón de esto?

¿Por qué el principio de soluciones concentradas durante la electrólisis sólo se aplica a los halógenos y no a cualquier otro elemento. Por ejemplo, ¿por qué no se produce sodio en el cátodo cuando se electroliza cloruro de sodio concentrado?

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Kevin Gorski Puntos 2860

Es importante saber que el potencial real depende de las actividades de reactivos (concentraciones aproximadas para soluciones diluidas).

Además, el potencial del electrodo es la cantidad termodinámica. Si hay alguna cinética de reacción neta, otros potenciales afectan al potencial real en la frontera de la solución, como el potencial de difusión y el potencial de la capa dieléctrica.

Consideramos las reacciones $$\begin{align} \ce{Br2 + 2e- &<=> 2 Br-}\\ \ce{O2 + 2 H2O + 4e- &<=> 4 OH-}\\ \end{align}$$

La actividad inicial del bromo es muy baja.

Relación actividad/concentración de los iones suele disminuir con la concentración, como se ve en el Ecuación de Debye-Huckel , pero en el caso de altas concentraciones de sal a menudo salta hasta el techo.

Por lo tanto, la actividad de los bromuros es muy alta y el potencial real es bajo.

$$E_{c_{\ce{Br2}}/c_{\ce{Br-}}}=E^{\circ}_{c_{\ce{Br2}}/c_{\ce{Br-}}} + 0.059 \log \left( \frac{a_{\ce{Br2}}}{a_{\ce{Br-}}}\right)$$

POR EL CONTRARIO, El potencial de oxidación del hidróxido se eleva para las soluciones neutras al medio entre los potenciales redox estándar para las soluciones ácidas y alcalinas $$(+0.401 + +1.229)/2=+0.815$$

$$E_{c_{\ce{O2}}/c_{\ce{OH-}}}=E^{\circ}_{c_{\ce{O2}}/c_{\ce{OH-}}} + 0.059\log \left( \frac{a_{\ce{O2}}}{a_{\ce{OH-}}}\right)$$


Lo más importante es la sobrepotencial de oxígeno . Su valor se encuentra en el rango de +0,56 V en Ni a +1,02 V en Au, al contrario que el valor máximo para el cloro (en grafito) +0,12 V.


Para $\ce{NaCl}$ soluciones, la diferencia de potenciales estándar es demasiado alta para producir sodio metálico, a menos que se utilice mercurio como cátodo, donde sucede el hidrógeno, relacionado con su cinética de reacción. Esto se utiliza para la producción de hidróxido de sodio, donde la amalgama de sodio reacciona con el agua.

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