Electroquímica

6
Las reacciones que involucran transferencia de electrones, son estudiadas por una rama de la química llamada electroquímica. La electroquímica se ocupa de los cambios producidos mediante la corriente eléctrica y de la producción de electricidad mediante reacciones químicas. Muchos metales se purifican o se depositan(chapeado) sobre joyas mediante métodos electroquímicos,. Los relojes digitales, los encendidos de automóviles, las calculadoras y los marcapasos son solo unos pocos de los dispositivos que dependen de la energía producida eléctricamente. La corrosión de metales es un proceso electroquímico. Se aprende mucho acerca de las reacciones químicas a partir del estudio de la electroquímica. La cantidad de energía eléctrica consumida o producida se puede medir con bastante precisión. Todas las reacciones electroquímicas implican la transferencia de electrones y son por tanto reacciones de oxidación-reducción. La oxidación y la reducción están separadas físicamente de modo que la oxidación ocurre en un lugar y la reducción en otro. Los procesos electroquímicos requieren de algún método por el que se introduce una corriente de electrones en el sistema químico de reacción y algún método por el cual se retiran electrones. En la mayoría de las aplicaciones el sistema reaccionante está contenido en una celda y por los electrodos entra o sale una corriente eléctrica. Clasificamos las celdas electroquímicas en dos tipos: a) Celdas electrolíticas: son aquella en las que la energía eléctrica procedente de alguna fuente externa hace que tenga lugar una reacción química no espontanea. b) Celdas voltaicas: son aquellas en las que las reacciones químicas espontaneas producen electricidad y la suministran a un circuito externo Electrodos Los electrodos son superficies sobre las que tienen lugar las semi-reacciones de oxidación y de reducción. Pueden o no

description

Practica de Electroquimica

Transcript of Electroquímica

Las reacciones que involucran transferencia de electrones, son estudiadas por una rama de la qumica llamada electroqumica.La electroqumica se ocupa de los cambios producidos mediante la corriente elctrica y de la produccin de electricidad mediante reacciones qumicas. Muchos metales se purifican o se depositan(chapeado) sobre joyas mediante mtodos electroqumicos,. Los relojes digitales, los encendidos de automviles, las calculadoras y los marcapasos son solo unos pocos de los dispositivos que dependen de la energa producida elctricamente. La corrosin de metales es un proceso electroqumico.Se aprende mucho acerca de las reacciones qumicas a partir del estudio de la electroqumica. La cantidad de energa elctrica consumida o producida se puede medir con bastante precisin. Todas las reacciones electroqumicas implican la transferencia de electrones y son por tanto reacciones de oxidacin-reduccin. La oxidacin y la reduccin estn separadas fsicamente de modo que la oxidacin ocurre en un lugar y la reduccin en otro.Los procesos electroqumicos requieren de algn mtodo por el que se introduce una corriente de electrones en el sistema qumico de reaccin y algn mtodo por el cual se retiran electrones. En la mayora de las aplicaciones el sistema reaccionante est contenido en una celda y por los electrodos entra o sale una corriente elctrica.Clasificamos las celdas electroqumicas en dos tipos:a) Celdas electrolticas: son aquella en las que la energa elctrica procedente de alguna fuente externa hace que tenga lugar una reaccin qumica no espontanea.b) Celdas voltaicas: son aquellas en las que las reacciones qumicas espontaneas producen electricidad y la suministran a un circuito externo ElectrodosLos electrodos son superficies sobre las que tienen lugar las semi-reacciones de oxidacin y de reduccin. Pueden o no participar en las reacciones. Aquellos que no reaccionan se llaman electrodos inertes. Hay electrodos slidos como Zn, Cu, Pt, Ag, lquidos como el Hg, y gaseosos como el electrodo de H2.Independientemente del tipo de celda (electroltica o galvnica) los electrodos se identifican de la manera siguiente. Por los electrodos entra y sale la corriente elctrica. El ctodo es el electrodo en el que tiene lugar la reduccin a medida que los electrones son captados por algunas especies El nodo es el electrodo en el que tiene lugar la oxidacin a medida que se pierden electrones por algunas especies. Electrodos activos:Participan en la reaccin qumica de la pila.Se consumen o forman a medida que se produce la reaccin.

Electrodos inertes :No participan en la reaccin qumica de la pila.Slo proporcionan el soporte donde ocurre la transferencia de e-

Electrodo de gases:Formado por un metal inerte sumergido en una solucin donde emerge un gas.Ejemplo: electrodo de oxidacin del hidrgeno.

ElectrlisisEs el proceso que utiliza energa elctrica para inducir una reaccin redox que no es espontnea. Se lleva a cabo en celdas electrolticas, que son impulsadas por una fuente externa, (una batera u otra fuente de corriente elctrica), que acta como una bomba de electrones.Observacin: En la celda electroltica la batera u otra fuente de corriente elctrica, empuja los electrones hacia el ctodo, por lo que ste tiene signo negativo () y los toma del nodo, por lo que ste es positivo (+).La electrlisis es un proceso que se aplica a muchos procesos industriales, por ejemplo: revestimiento de autopartes, joyera, refinamiento de metales, galvanoplastia en general.Celda ElectrolticaLa electrolisis se lleva a cabo en un dispositivo conocido como celda electrolticaLas celdas electrolticas estn constituidas por un recipiente; el cual contiene al electrlito y debe ser de un material que no reaccione con ste, dos electrodos (uno funciona como ctodo y el otro como nodo) quines permiten el paso de la corriente elctrica. Una fuente de voltaje y un ampermetro. En la figura anterior se muestra el proceso electroltico del cloruro de sodio (NaCI), sta sustancia al encontrarse en forma lquida, las partculas que la forman se encuentran como iones.Al fluir los electrones a travs del electrlito, los cationes (Na+) son atrados por el ctodo efectundose una reaccin de reduccin. Es por ello que, al ctodo se le defina como el electrodo donde se lleva a cabo la reduccin.Al mismo tiempo, los aniones ( CI-) se dirigen hacia el nodo, donde ocurre la oxidacin. Al nodo se le define como el electrodo donde ocurre la oxidacin.

Celdas Voltaicas o GalvnicasCuando la reacciones redox, son espontneas, liberan energa que se puede emplear para realizar un trabajo elctrico. Esta tarea se realiza a travs de una celda voltaica (o galvnica).Las Celdas galvnicas, son un dispositivo en el que la transferencia de electrones, se produce a travs de un circuito externo en vez de ocurrir directamente entre los reactivos; de esta manera el flujo de electrones (corriente elctrica) puede ser utilizado.

Cmo funciona una celda galvnica?En la semi-celda andica ocurren las oxidaciones, mientras que en la semi-celda catdica ocurren las reducciones. El electrodo andico, conduce los electrones que son liberados en la reaccin de oxidacin, hacia los conductores metlicos. Estos conductores elctricos conducen los electrones y los llevan hasta el electrodo catdico; los electrones entran as a la semi-celda catdica producindose en ella la reduccin.

Los electrones fluyen desde el nodo, de una celda voltaica, hacia el ctodo a causa de una diferencia de energa potencial. La energa potencial de los electrones es mayor en el nodo que en el ctodo, por esta razn, los electrones fluyen espontneamente del primero al segundo a travs de un circuito externo.La diferencia de energa potencial por carga elctrica (la diferencia de potencial) entre dos electrodos se mide en voltios.Un voltio (V) es la diferencia de potencial que se requiere para impartir 1 Joule (J) de energa a una carga de 1 coulomb (C):

La diferencia de potencial entre dos electrodos de una celda voltaica proporciona la fuerza motriz que empuja los electrones a travs del circuito externo. Por consiguiente, llamamos a esta diferencia de potencial fuerza electromotriz (que causa movimiento de electrones), o FEM.La FEM de una celda, que se denota como Ecelda, se conoce como potencial de celda. Puesto que la Ecelda se mide en voltios, solemos referirnos a ella como el voltaje de la celda.Para cualquier reaccin de celda que se lleva a cabo espontneamente, como en una celda voltaica, el potencial de celda es positivo.La FEM de una celda voltaica en particular depende de las reacciones especficas que se llevan a cabo en el ctodo y nodo, la concentracin de los reactivos y productos, y la temperatura. Enfocaremos nuestra atencin en celdas que operan a 25 C en condiciones estndar: concentracin 1 M de reactivos y productos en solucin y 1 atm de presin para los gases.

Conclusin La pila desde su creacin y posterior evolucin ha sido significativa, debido a la produccin de energa elctrica que realiza. Estos adelantos han provocado que el hombre busque procesos en los cuales aplicar energa elctrica para fines industriales y automovilsticos.Es as como la electrlisis y los procesos relacionados con ella, han permitido que el hombre la realice en tcnicas como el galvanizado y el cobreado y que dependiendo de las necesidades si queremos producir electricidad o si con electricidad queremos producir una reaccin, es el tipo de celda que vamos a utilizar. En todos estos procesos se aplican las reacciones de oxido-reduccin, que se han traducido en diversos adelantos en reas como la construccin e industrias, as como tambin en la medicina, lo que ha permitido afrontar nuevas enfermedades con el uso de la corriente elctrica a partir de energa qumica, pero al mismo tiempo tambin se ha podido diagnosticar enfermedades, con el fin de prevenir y estar alerta ante cualquier sntoma del paciente, entre otras aplicaciones innovadoras en el campo clnico, industrial, etc.Gracias a cientficos como Volta, Leclanch y Daniell las reacciones de oxido-reduccin se han podido aplicar en diferentes mbitos de la vida del ser humano, por ejemplo las pilas y los acumuladores, los cuales son elementos cotidianos en nuestra vida, ya que se emplean en artefactos como linternas, radios, relojes, bateras de motores, entre otros.