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ELECTROQUÍMICA - Chimborazo Rosa
ELECTROQUÍMICA - Chimborazo Rosa
ELECTROQUÍMICA - Chimborazo Rosa
CARRERA DE AGRONOMÍA
CONSULTA BIBLIOGRÁFICA
“ELECTROQUÍMICA”
NOMBRE:
CÓDIGO:
7190
DOCENTE:
CURSO:
1ER SEMESTRE
Una de las dos especies se oxida, pierde electrones, mientras la otra se reduce ganando
los electrones cedidos. Comúnmente la especie que se reduce es un catión metálico en
disolución, que al ganar electrones termina depositándose eléctricamente sobre un
electrodo hecho del mismo metal. Por otro lado, la especie que se oxida es un metal,
convirtiéndose en cationes metálicos.
e --
Por ejemplo, la imagen superior representa la celda de Daniel: la más simple de todas
las celdas electroquímicas. El electrodo de zinc metálico se oxida, liberando cationes
Zn2+ al medio acuoso. Esto ocurre en el recipiente de ZnSO4 de la izquierda.
Electrodos
Los electrodos son los materiales que aportan la superficie donde se desarrollarán las
reacciones en las celdas electroquímicas. Los hay de dos tipos según la reacción que
ocurre en ellos:
Los electrones cedidos por el ánodo deben llegar hacia el cátodo; pero no a través de
una disolución, sino recorriendo un cable metálico que une ambos electrodos a un
circuito externo.
Disolución de electrolitos
La disolución que rodea los electrodos también juega un rol importante, pues está
enriquecida de electrolitos fuertes; tales como: KCl, KNO3, NaCl, etc. Estos iones
favorecen hasta cierto punto la migración de los electrones desde el ánodo hacia el
cátodo, así como su conducción por las cercanías de los electrodos para interaccionar
con la especie a reducir.
El agua del mar, por ejemplo, conduce mucho mejor la electricidad que el agua
destilada, con menor concentración de iones. Es por eso que las celdas electroquímicas
cuentan con una disolución de electrolitos fuertes entre sus componentes.
Puente salino
Es aquí donde interviene el puente salino para balancear las cargas y evitar que se
polaricen los electrodos. Hacia el lado o compartimiento del cátodo migrarán cationes
del puente salino, ya sea K+ o Zn2+, para suplantar a los Cu2+ consumidos. Mientras,
del puente salino migrarán aniones NO3– hacia el compartimiento del ánodo, para ir
neutralizando la creciente concentración de cationes Zn2+.
El puente salino está compuesto de una solución saturada de sales, con sus extremos
tapados por un gel permeable para los iones, pero impermeable para el agua.
Ejemplo:
Celda de Daniel
-
Esquema de la celda de Daniel
Pero los cationes Cu2+ y Zn2+ no están solos sino acompañados de los aniones SO42-.
Esta celda puede representarse de la siguiente manera:
Zn | ZnSO4 | | CuSO4 | Cu
Electrolíticas
Ejemplo:
Celda de Downs
-
Y finalmente, entre las celdas electrolíticas tenemos la del cloruro de sodio fundido,
conocida mejor como celda de Downs. Aquí se hace uso de la electricidad para que
recorra a través de los electrodos un volumen de NaCl fundido, y se origine así en ellos
las siguientes reacciones:
Así, gracias a la electricidad y cloruro de sodio puede prepararse sodio metálico y gas
cloro. (Bolivar, 2020)
S Pila Daniell
La pila Daniell fue inventada en 1836 por John Frederic Daniell, que era un químico
británico y meteorólogo. Esta pila supuso una gran mejora sobre la pila voltaica que fue
la primera celda galvánica desarrollada. La fuerza electromotriz, o voltaje o tensión
teórica de esta pila es de 1,10 voltios, y la reacción química que tiene lugar es:
O también:
RE DOX
OXIDACIÓN REDUCCIÓN
Reductor Oxidante
Los acumuladores eléctricos mantienen una tensión entre sus dos polos gracias a un
proceso químico que sucede en su interior y que luego explicaremos.
Esta d.d.p. hace que al conectar un receptor (lámpara, motor, timbre, etc.) entre los dos
polos, circule una corriente eléctrica de un polo al otro (del negativo al positivo).
Fíjate en la imagen:
Los acumuladores (pilas y/o baterías) pueden ser recargables, lo que significa que
cuando se descargan eléctricamente, es decir su tensión o d.d.p es igual a 0 en su polos,
si las sometemos a una corriente eléctrica externa (conectamos la batería a una
corriente) la batería se carga de nuevo.
Celdas Electroquímicas
Una celda, o vaso, es una caja en cuyo interior hay un líquido llamado electrolito
(Pueden ser 2 líquidos, pero si son 2 están separados).
Cada celda proporciona entre 1,5V y 2V de tensión, como luego veremos, por eso para
formar una bateria se unen en serie varias celdas y se suman las tensiones (bateria de
celdas = bateria)
Por ejemplo, las baterías de plomo que se utilizan para el arranque de coches y motos,
tienen un electrodo de plomo puro, el otro electrodo es de dióxido de plomo y el
electrolito es ácido sulfúrico disuelto en agua.
Producción de Electricidad en una Celda
Uno de los electrodos debe ser de un metal que al ponerse en contacto con el electrolito
se oxide y por esta reacción de oxidación se desprendan y pasen al líquido o electrolito
iones +, quedando entonces la placa con carga -, o lo que es lo mismo con exceso de
electrones.
Al soltar electrones el electrodo quedará con carga +, por eso este otro electrodo será el
polo + o cátodo.
Entre los 2 electrodos se produce una diferencia de potencia (d.d.p) o tensión. Uno tiene
potencial -, el ánodo, y el otro potencial positivo, el cátodo.
Al unir los electrodos mediante un circuito eléctrico externo (una bombilla por
ejemplo), como hay una d.d.p entre los 2 electrodos se producirá una corriente eléctrica.
Es decir los electrones sobrantes del cátodo pasarán al ánodo por el circuito
produciéndose una corriente eléctrica.
Una vez toda la carga negativa pasa al otro lado dejará de pasar corriente y la batería
estará descargada.
Si es recargable podremos cargarla con el proceso inverso, metiendo corriente por los
dos polos.
Como ves hay un puente entre los dos líquidos para que se produzca por el el paso de
los electrones (corriente eléctrica).
Las reacciones que se producen no se producen de forma eterna, por eso al cabo de un
tiempo la batería se descarga por completo.
Estos electrones pasan a través del conductor hasta la otra barra, que es de cobre, y está
sumergida en el vaso de la derecha en una solución de sulfato de cobre.
Allí los iones de cobre de la sal se reducen al tomar los electrones de la barra y se
depositan en el fondo en forma de metal.
Al unir los dos polos mediante un circuito eléctrico, se produce un paso de electrones
(corriente eléctrica) desde el polo negativo al positivo.
Cuando los polos de la celda no están unidos por un circuito externo, entre los dos polos
hay una tensión o diferencia de potencial (d.d.p) química.
Cualquier elemento que haga esto es un acumulador eléctrico, ya que acumula energía
en su interior para usarla cuando sea conveniente (cuando se unan los polos).
Batería = Formada por varias celdas unidas en serie (una bateria de celdas
electroquímicas).
Baterías
Una batería está formada por varias celdas o vasos, cada una de estas celdas es un
acumulador o pila por si misma.
Cuando unimos varias celdas en serie, uniendo polo + de la primera celda con el - de la
segunda y así sucesivamente, obtenemos una batería.
Con esto conseguimos un acumulador o batería que tiene más tensión o voltaje que una
sola celda.
Una batería puede ser ácida o alcalina en función de la naturaleza del electrolito (líquido
en su interior).
Por ejemplo, las baterías de los coches son ácidas, porque contienen un electrolito de
ácido sulfúrico en el que se sumergen una placa de plomo metálico y otra de dióxido de
plomo.
Cuando se agota el plomo o el dióxido de plomo la batería está gastada y para recargarla
se hace pasar una corriente eléctrica de la placa positiva a la negativa mediante un
alternador o dinamo (o a veces conectándola al enchufe de casa), de manera que el
sulfato de plomo se vuelve a descomponer en plomo en la placa negativa, y en la
positiva en dióxido de plomo.
Las pilas secundarias son aquellas que pueden recargarse, es decir pueden reiniciar
el proceso mediante el aporte de energía de una fuente exterior normalmente un
generador, que hace que los compuestos químicos se transformen en los compuestos de
partida al hacer pasar corriente a través de ellos en sentido opuesto.
¿Quién fue el inventor de la batería? Pues fue el señor Alessandri Volta, físico italiano,
y el Voltio unidad de tensión o d.d.p.es en honor a él.
Algunas veces, la pila es un término que se suele usar cuando hablamos de generadores
de electricidad basados en procesos químicos normalmente no reversibles, o
acumuladores de energía eléctrica no recargables (aunque hoy en día las hay
recargables), mientras que batería se aplica generalmente a los dispositivos
electroquímicos semi-reversibles, o acumuladores de energía eléctrica que sí se pueden
recargar.
Tanto pila como batería son términos provenientes de los primeros tiempos de la
electricidad, en los que se juntaban varios elementos o celdas: en el primer, caso uno
encima de otro, "apilados", y en el segundo, adosados lateralmente, "en batería", como
se sigue haciendo actualmente, para aumentar así la magnitud de los fenómenos
eléctricos y poder estudiarlos sistemáticamente.
ELECTROLISIS
La electrolisis es un proceso donde la energía eléctrica cambiara a energía química.
El proceso sucede en un electrolito, una solución acuosa o sales disueltas que den la
posibilidad a los iones de ser transferidos entre dos electrodos. El electrolito es la
conexión entre los dos electrodos que también están conectados con una corriente
directa. (QUIMICA.ES)
LEY DE FARADAY
Donde:
W= cantidad de mental que se ha corroido o depositado [𝑔]
I= corriente[𝐴]
Ejercicio:
108
m(Ag)
m(Ag)= 20,15𝑔
n(Ag)
CORROSIÓN
• Acidez de la solución.
• Sales disueltas.
• Capas protectoras.
• Concentración de oxígeno.
• Temperatura.
• Velocidad de flujo
Las ecuaciones de las reacciones que ocurren en los electrodos son las siguientes:
En el ánodo:
Mn + ne¯ → M0 (Reducción)
Una forma común de clasificar los tipos de corrosión es mediante las siguientes cuatro
categorías: corrosión generalizada, corrosión localizada, corrosión combinada con un
fenómeno físico, y otros tipos.
Corrosión galvánica:
La corrosión galvánica ocurre cuando existe una unión, física o eléctrica, entre metales
de diferente naturaleza, lo cuales, en la presencia de un electrolito, forman una celda
electroquímica, donde el material de menor potencial electroquímico es el que se corroe.
Corrosión microbiológica:
Corrosión – erosión:
Corrosión – tensión:
Corrosión – fatiga: