QUIMICA APLICADA Celdas Comerciales. Celdas comerciales (pilas) Zn (s) → Zn 2+ (ac) + 2e - 2NH 4 +...
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QUIMICA APLICADAQUIMICA APLICADA
Celdas ComercialesCeldas Comerciales
Celdas comerciales (pilas)Celdas comerciales (pilas)
Zn Zn (s)(s) → Zn → Zn2+2+ (ac)(ac) + 2e + 2e--
2NH2NH44++ (ac)(ac)+ 2MnO+ 2MnO22 ((ss))+ 2e+ 2e-- → Mn → Mn22OO33 ((ss))+ 2NH+ 2NH33 (ac)(ac)+ H+ H22O O ((ll))
Celda de Leclanché: celda seca
ÁnodoÁnodo
CátodoCátodo
Voltaje: 1,5 V
Pila de mercurioPila de mercurio
Zn(Hg) + 2 OH- (ac) → ZnO (s) + H2O (l) + 2e-
HgO (s) + H2O (l) + 2e- → Hg (l) + 2 OH- (ac)
ÁnodoÁnodo
CátodoCátodo
Voltaje: 1,35 V
Relojes y marcapasos
Batería de plomo: 6 celdas en serieBatería de plomo: 6 celdas en serie
Pb (s) + SO42- (ac) → PbSO4 (s) + 2 e-
PbO2 (s) + 4 H+ (ac) + SO42- (ac) + 2 e- → PbSO4 (s) + 2 H2O (l)
Voltaje: 12 V
Batería de ión litioBatería de ión litio
Li+ + CoO2 + 1e- → LiCoO2 (s)
Li (s) → Li+ + 1 e-
CátodoCátodo
ÁnodoÁnodo
Voltaje: 3,4 V
Batería de celulares, cámaras de fotos, baterías de notebooks
Li+ + CoO2 + 1e- → LiCoO2 (s)
CoO2
Celdas de Combustible: suministro continuo de reactivosCeldas de Combustible: suministro continuo de reactivos
2 H2 (g) + 4 OH- (ac) → 4 H2O (l) + 4 e-
O2 (g) + 2 H2O (l) + 4 e- → 4 OH- (ac)
2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l)Reacción Total: Voltaje: 1,23 V
QUIMICA APLICADAQUIMICA APLICADA
ELECTROLISISELECTROLISIS
Electrólisis:Electrólisis: permitir que una reacción química no permitir que una reacción química no espontánea ocurra mediante el uso de energía eléctricaespontánea ocurra mediante el uso de energía eléctrica
Ej. Electrólisis de NaCl fundido Eo = - 4 v
Electrólisis del agua:Electrólisis del agua:
Carga (C) = corriente (A) x tiempo (s)Carga (C) = corriente (A) x tiempo (s)
Cálculos relacionados con la electrólisis
Carga de 1 mol eCarga de 1 mol e-- = 96.500 C = 1 Faraday = 96.500 C = 1 Faraday
AlAl3+3+ (ac)(ac) + 3 e + 3 e-- → Al → Al (s)(s)Se necesitan 3 moles de electrones por mol de Al3+ a depositar
Se necesitan 3 x 96.500 C por mol de Al3+ a depositar
Cuando se deposita un metal, la carga necesaria depende de la reacción de reducción correspondiente
¿Cuánto calcio se producirá en una celda electrolítica de CaCl¿Cuánto calcio se producirá en una celda electrolítica de CaCl22
fundido si se aplica una corriente de 0,452 A durante 1,5 horas?fundido si se aplica una corriente de 0,452 A durante 1,5 horas?
CaCa2+2+ ((ll)) + 2 e + 2 e-- → Ca → Ca ((ss))
Q = corriente (A) x tiempo (s)Q = corriente (A) x tiempo (s) 1,5 h = 5400 s1,5 h = 5400 s
Q = 0,452 A . 5400 s = 2441 CQ = 0,452 A . 5400 s = 2441 C
96.500 C___ 1 mol de e96.500 C___ 1 mol de e--
2.441 C ___ 0,0253 mol de e2.441 C ___ 0,0253 mol de e--
2 mol e2 mol e-- ______1 mol Ca ______1 mol Ca
0,0253 mol e0,0253 mol e--__ 0,01265 mol Ca __ 0,01265 mol Ca 0,506 g de Ca0,506 g de Ca
Usos de la electrólisisUsos de la electrólisis
Obtención de sustancias químicas (ej: Al, ClObtención de sustancias químicas (ej: Al, Cl22 , Na, , Na,
NaOH)NaOH)
Recubrimientos metálicos (plateado, cobreado, Recubrimientos metálicos (plateado, cobreado, cromado, etc)cromado, etc)
Protecciones para evitar corrosión.Protecciones para evitar corrosión.
QUIMICA APLICADAQUIMICA APLICADA
CORROSIONCORROSION
CORROSIÓNCORROSIÓN
Corrosión es el proceso redox por el cual los metales se oxidan con el oxígeno (O2) en presencia de humedad.
2 (Fe Fe2+ + 2 e-)
O2 + 2 H2O + 4 e- 4 OH-
2 Fe + O2 + 2 H2O 2 Fe2 Fe2+2+ + 4 OH-
2 Fe2+ + ½ O2 + x H2O Fe2O3.x H2O
Herrumbre, forma hidratada del
hidróxido de Fe (III)
Otros metalesOtros metales::OroOro (E° = +1,5 V) no se corroe(E° = +1,5 V) no se corroe
PlataPlata (E°= + 0,8 V) Se corroe en presencia de azufre (E°= + 0,8 V) Se corroe en presencia de azufre formando Agformando Ag22S, se ennegreceS, se ennegrece
CobreCobre (E° = + 0,3 V) Forma pátina verde de CuCO(E° = + 0,3 V) Forma pátina verde de CuCO33, que , que
protege de corrosión posteriorprotege de corrosión posterior
AluminioAluminio (E° = -1,66V) forma óxido de aluminio que protege (E° = -1,66V) forma óxido de aluminio que protege de posterior corrosiónde posterior corrosión
Protección de la Corrosión:Protección de la Corrosión:
PINTURAPINTURA
PASIVACIÓN: PASIVACIÓN: Oxidante fuerte genera capa de Oxidante fuerte genera capa de óxido. Ej. HNOóxido. Ej. HNO33
ALEACIÓN: ALEACIÓN: Acero inoxidable (Fe + Cr)Acero inoxidable (Fe + Cr)
Cubrir superficie con otro metal: Cubrir superficie con otro metal: Fe con Fe con Sn o ZnSn o Zn
PROTECCIÓN CATÓDICAPROTECCIÓN CATÓDICA
Protección catódica:Protección catódica:
El metal que va a ser protegido se convierte en el cátodo y El metal que va a ser protegido se convierte en el cátodo y se lo conecta al ánodo de sacrificio (magnesio o zinc ya se lo conecta al ánodo de sacrificio (magnesio o zinc ya que se oxidan fácilmenteque se oxidan fácilmente
Fe/Fe2+ Eo = 0,44 v Zn/Zn2+ Eo = 0,76 v Mg/Mg2+ Eo = 2,37 v