Electroquímica

Electroquímica

1. Oxidación-reducción

   • Transferencia de electrones
     • Oxidación
       • Especie química pierde o cede electrones, aumenta su número de oxidación
       • Agente reductor
     • Reducción
       • Especie química capta o acepta electrones, disminuye su número de oxidación
       • Agente oxidante
     • Dismutación o desproporción
       • La sustancia se oxida y se reduce a la vez
   • Ajuste de ecuación redox
     • Medio ácido
       • Balance de oxígeno, adición de moléculas de agua al lado opuesto
       • Balance de hidrógeno, adición de protones al lado opuesto
     • Medio básico
       • Balance de oxígeno, adición de moléculas de agua al lado donde hay un exceso de átomos de oxígeno
       • Balance de hidrógeno, adición de hidroxilos al lado opuesto

2. Número de oxidación

   • Carga que un átomo presenta en una molécula
   • En átomo en su forma elemental o libre es cero
   • En un ión monoatómico coincide con su carga (en número y signo)
   • En elementos metálicos es igual a su valencia
   • Hidrógeno
     • Es +1
     • En hidruro metálico es -1
   • Oxígeno
     • Es -2
     • En peróxidos es -1
     • En superóxidos es -1/2
   • En flúor es -1, el resto de halogenuros es -1 en ausencia de oxígeno o flúor
   • La suma de todos los número o estados de oxidación es igual a la carga que presenta la molécula

3. Pilas electroquímicas

   • Celda galvánica o voltaica
   • Convierten en energía electrica la enegía liberada en un proceso redox
   • Procesos de oxidación y reducción ocurren en compartimentos separados, unidos por un hilo conductor (metal) y por un puente salino
   • Ión cinc (agente reductor) cede dos electrones que pasarán por un circuito eléctrico el cual genera una corriente y llegará al siguiente compartimento, reduciendo al ión cobre (agente oxidante)
   • Cátodo, electrodo positivo donde ocurre la reducción
   • Ánodo, electrodo negativo donde ocurre la oxidación
   • Puente salino
     • Evita la acumulación de cargas en los alrededores de las láminas (electroneutralidad de cada semicelda)
     • Permite contacto entre las soluciones iónicas
     • Impide que se mezclen las soluciones iónicas
   • Electrodos metálicos
     • Dispositivos en donde se transfieren electrones
   • Soluciones iónicas
     • Medio en el que ocurre la transferencia de electrones
   • Voltímetro
     • Mide la diferencia de potencial entre electrodos
   • Amperímetro
     • Mide la intensidad de la corriente de la pila

4. Fuerza electromotriz (fem) o potencial de celda

   • Diferencia de potenciales entre los electrodos de una pila o suma de los potenciales de reducción entre los electrodos
     • Potenciales son propiedades intensivas (no se amplifican ni simplifican)
     • Potencial de una semicelda está sobre el electrodo de referencia (Hidrógeno = 0V), la especie tiende a reducirse
     • Potencial de una semicelda es menor que 0V, la especie tiende a oxidarse
   • Se toma al electrodo normal de hidrógeno como electrodo referencial, con un potencial de 0 Voltios

5. Electrólisis

   • Reacción redox tiene lugar si se suministra energía por medio de una corriente eléctrica
     • En condiciones normales no es espontáneo
   • Cátodo, electrodo negativo donde ocurre la reducción
   • Ánodo, electrodo positivo donde ocurre la oxidación

6. Galvanización

   • Proceso que se realiza para proteger a ciertos metales de la corrosión (oxidación)
   • Se protege el metal con otro menos propenso a la corrosión o resistente a la oxidación

7. Pilas y bacterías

   • Pilas primarias
     • No son recargables
       • Reacciones irreversibles
         • Son desechables
           • Pilas de relojes de cinc y mercurio
   • Pilas secundarias
     • Son recargables
       • Reacciones reversibles
         • Se llaman acumuladores
           • Los materiales que las componen son reciclables
             • Al aplicarse una fuente externa, estas pilas se cargan nuevamente
               • Batería de plomo de los automóviles, pilas de níquel-cadmio en teléfonos y calculadoras, batería de litio en teléfonos celulares
       • Actúan como celda galvánica para generar electricidad, una vez agotada se conecta a una corriente y por medio de electrolisis se regeneran los componentes iniciales (recarga)
   • Pilas combustibles
     • Bastantes similares a las pilas primarias
       • Emplean una corriente constante de combustible
         • Pilas utilizadas en naves espaciales

8. Ecuación de Nerst

   • Ecuación para calcular en condiciones distintas a la estándar el potencial de una pila