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3° Secundaria (14-15 años)

Iones y electrólisis

Ions and Electrolysis

En agua destilada una bombilla apenas se enciende, pero al disolver sal se ilumina. Al disolverse en agua, la sal se separa en partículas con carga eléctrica: los iones. Un átomo que pierde electrones se convierte en un ion positivo (catión), y uno que gana electrones, en un ion negativo (anión); una sustancia que se separa en iones al disolverse en agua es un electrolito. Al aplicar un voltaje en el esquema, los cationes se dirigen al electrodo negativo y los aniones al positivo; cuanto mayor es el voltaje, más iones se mueven y más deprisa. Al llegar a un electrodo, los iones ganan o pierden electrones y se convierten en otras sustancias; separar sustancias así con una corriente eléctrica es la electrólisis.

¿Qué son los iones?

⚡ Átomos que han perdido o ganado electrones
①Un átomo que pierde electrones se convierte en un catión con carga positiva, p. ej. Na → Na⁺ + e⁻
②Un átomo que gana electrones se convierte en un anión con carga negativa, p. ej. Cl + e⁻ → Cl⁻
③Como tienen carga, con un voltaje los iones se mueven hacia el electrodo de carga contraria
④El movimiento de los iones es la forma en que circula la corriente por una disolución

Electrólisis

6 V
🔬 Cómo funciona la electrólisis
①Se introducen dos electrodos en una disolución de electrolito y se aplica un voltaje
②Los cationes (+) van al electrodo negativo y ganan electrones (reducción)
③Los aniones (−) van al electrodo positivo y pierden electrones (oxidación)
④Ejemplo: al electrolizar una disolución de cloruro de cobre(II), el electrodo negativo se cubre de cobre rojizo y en el positivo se desprende cloro
⑤Con más voltaje la corriente es mayor y la reacción, más rápida

Electrolitos y no electrolitos

💧 Sustancias cuyas disoluciones conducen
①Electrolitos: en agua se separan en iones y la disolución conduce; cloruro de sodio, cloruro de cobre(II), ácido clorhídrico
②No electrolitos: en agua no forman iones y la disolución no conduce; azúcar, etanol
③El agua pura tiene muy pocos iones y apenas conduce
④La sal sólida no conduce porque sus iones no pueden moverse; al disolverla, sí

Resumen

Cómo se forman los iones
Catión: pierde electrones (+) / anión: gana electrones (−)
Na → Na⁺ + e⁻, Cl + e⁻ → Cl⁻
Electrólisis
Cationes → electrodo negativo, aniones → electrodo positivo
Se hace pasar corriente por una disolución de electrolito para descomponer sustancias
🎯 Lo que suele preguntarse en el examen
①Los cationes (+) van al electrodo negativo
②Los aniones (−) van al electrodo positivo
③Un electrolito es una sustancia que se separa en iones en el agua
④En el electrodo negativo se ganan electrones (reducción) y en el positivo se pierden (oxidación)
⑤Electrólisis del agua: hidrógeno en el negativo y oxígeno en el positivo, en proporción de volumen 2 : 1

Ejemplos y evaluación

Ejemplo 1
Cuando los átomos de sodio (Na) y de cloro (Cl) se convierten en iones, ¿cada uno pierde o gana electrones? Escribe las ecuaciones de los iones que se forman.
1
El sodio pierde un electrón y se convierte en catión: Na → Na⁺ + e⁻.
2
El cloro gana un electrón y se convierte en anión: Cl + e⁻ → Cl⁻.
▸ Na → Na⁺ + e⁻ (catión); Cl + e⁻ → Cl⁻ (anión)
El cloro toma el electrón que cede el sodio; se forman Na⁺ y Cl⁻, que se atraen y forman la sal (cloruro de sodio).
Ejemplo 2
Al electrolizar agua, ¿qué gas se forma en cada electrodo y en qué proporción de volumen?
1
En el electrodo negativo se forma hidrógeno y en el positivo, oxígeno.
2
La molécula de agua, H₂O, tiene el doble de átomos de hidrógeno que de oxígeno, así que hidrógeno : oxígeno es 2 : 1 en volumen.
▸ Hidrógeno en el negativo y oxígeno en el positivo; proporción hidrógeno : oxígeno = 2 : 1
El agua pura apenas conduce, así que antes del experimento se disuelve un poco de hidróxido de sodio para que pase la corriente.
Evaluación de unidad
¿Cuál afirmación sobre los iones y la electrólisis es correcta?
①Cuando un átomo pierde un electrón se vuelve un anión
②En la electrólisis los cationes van al ánodo
③Un electrolito se disuelve en agua, se separa en iones y deja pasar la corriente
④El agua azucarada es un electrolito que conduce bien la corriente
⑤Electrolizar agua da una proporción de volúmenes hidrógeno : oxígeno de 1 : 2
▸ ③ Un electrolito se disuelve en agua, se separa en iones y deja pasar la corriente
1
Perder un electrón forma un catión (① falso), y en la electrólisis los cationes van al cátodo (② falso).
2
El agua azucarada es un no electrolito que no forma iones (④ falso) y electrolizar agua da hidrógeno : oxígeno = 2 : 1 (⑤ falso); un electrolito se disuelve en agua, se separa en iones y deja pasar la corriente (③ correcto).

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