ELECTROQUÍMICA

ELECTROQUÍMICA

1. La electroquímica es la parte de la química que se encarga de estudiar las relaciones entre la energía eléctrica y la energía química. La relación entre ambos tipos de energía, es la que se da en lo que se conoce, genéricamente, como reacciones de oxidación-reducción (reacciones redox).

   • Se llaman así debido a que, lo que se produce en ambos casos en los electrodos son procesos o de oxidación, en uno de ellos y de reducción en el otro. En otras palabras, las reacciones químicas que se dan en la interfase de un conductor eléctrico (llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor) y un conductor iónico (el electrolito) pudiendo ser una disolución y en algunos casos especiales, un sólido.
   • Es por ello, que el campo de la electroquímica ha sido dividido en dos grandes secciones.
     • La primera de ellas es la Electrólisis, la cual se refiere a las reacciones químicas que se producen por acción de una corriente eléctrica, es un proceso físico por el que se descompone una sustancia en disolución a través de la corriente eléctrica. Para que la electrólisis sea posible es necesaria una fuente de alimentación continua, una disolución iónica y dos polos (ánodo y cátodo), que atraen hacia sí los iones de signo opuesto.
       • La electrólisis es un proceso donde la energía eléctrica cambiará a energía química. El proceso sucede en un electrólito, una solución acuosa o sales disueltas que den la posibilidad a los iones ser transferidos entre dos electrodos.
     • La otra sección se refiere a aquellas reacciones químicas que generan una corriente eléctrica, éste proceso se lleva a cabo en una celda o pila galvánica.
       • La celda galvánica o celda voltaica, denominada en honor de Luigi Galvani y Alessandro Volta respectivamente, es una celda electroquímica que obtiene la energía eléctrica a partir de reacciones redox espontáneas que tienen lugar dentro de la misma. Por lo general, consta de dos metales diferentes conectados por un puente salino, o semiceldas individuales separadas por una membrana porosa. Volta fue el inventor de la pila voltaica, la primera pila eléctrica.
         • Si una reacción química es conducida mediante una diferencia de potencial aplicada externamente, se hace referencia a una electrólisis. En cambio, si la caída de potencial eléctrico, es creada como consecuencia de la reacción química , se conoce como un "acumulador de energía eléctrica", también llamado batería o celda galvánica.
           • • El número de electrones transferidos en ambas direcciones debe ser el mismo; así las dos semipilas se combinan para dar la reacción electroquímica global de la celda. Para dos metales, A y B:
               • A n+ + n e- = A. B m+ + m e-= B. m A + n B m+ = n B + m A n+
             • El voltaje de la pila galvánica es la suma de los potenciales de las dos semipilas. Se mide conectando un voltímetro a los dos electrodos. El voltímetro tiene una resistencia muy alta, por lo que el flujo de corriente es realmente insignificante. Cuando un dispositivo como un motor eléctrico se conecta a los electrodos fluye una corriente eléctrica y las reacciones redox se producen en ambas semipilas. Esto continuará hasta que la concentración de los cationes que se reducen se aproxime a cero.
               • Que compone una pila?
                 • 2.El electrodo positivo: una varilla de carbono rodeada de la mezcla de carbono y dióxido de manganeso. 1.El electrodo negativo: un recipiente de cinc donde se albergan los materiales de la pila. Su propósito es transmitir la energía producida en la reacción, al igual que el electrodo positivo. 5.Electrolito: es una pasta de cloruro de amonio y cloruro de cinc que se sitúa entre los dos electrodos. Esta pasta permite que se produzca una reacción química en la que están implicados los constituyentes de los electrodos y que da lugar a una corriente eléctrica al conectar los electrodos mediante un conductor. 3. Mezcla de carbono y dióxido de manganeso: Su función es producir la reacción, y mantener en pleno funcionamiento la pila. 4. Cámara de aire 6. Cinc: es lo que rodea el contenido de la pila para su mejor funcionamiento y para producir la reacción. 8. Varilla de carbono: que es aquella que une los dos electrodos para que puedan transmitir la energía producida 7. Capa selladora
         • Una celda galvánica consta de dos semipilas (denominadas también semiceldas o electrodos). En su forma más simple, cada semipila consta de un metal y una solución de una sal del metal. La solución de la sal contiene un catión del metal y un anión para equilibrar la carga del catión. En esencia, la semipila contiene el metal en dos estados de oxidación, y la reacción química en la semipila es una reacción redox, escrita simbólicamente en el sentido de la reducción como: M n+ (especie oxidada) + n e- = M (especie reducida)
           • • Que son los puentes salinos? El puente salino permite el flujo continuo de electrones de una semicelda a la otra, también permite la movilidad de los iones manteniendo la carga equilibrada en cada celda para que así la reacción de oxido reducción siga procesándose continuamente hasta la agotación de la pila. Existen muchos tipos de puentes salinos, entre ellos los tubos de vidrio y los de papel de filtro.
               • - Tubos de vidrio: Consisten en un tubo de vidrio lleno de electrolito inerte para la reacción en una pila, en donde la reacción se produce mediante sulfato de sodio, ioduro de potasio o nitrato de potasio. Este electrolito, por lo general, viene gelificado, para no ser mezclado con los componentes de la pila. De acuerdo a la concentración del electrolito, se define la conductividad del puente salino, si la concentración es alta la conductividad disminuye y si la concentración baja la conductividad es alta.
               • -Papel de Filtro: Consiste en un papel de filtro embebido en electrolito inerte. Para crear la reacción en este método, se usa cloruro de sodio o cloruro de potasio. Su conductividad depende tanto de la concentración del electrolito como de la textura y la capacidad absorbente del papel
     • Corrosión electroquímica
       • La corrosión electroquímica es un proceso espontáneo que denota siempre la existencia de una zona anódica (la que sufre la corrosión), una zona catódica y un electrolito, y es imprescindible la existencia de estos tres elementos, además de una buena unión eléctrica entre ánodos y cátodos, para que este tipo de corrosión pueda tener lugar.
       • La corrosión más frecuente siempre es de naturaleza electroquímica y resulta de la formación sobre la superficie metálica de multitud de zonas anódicas y catódicas; el electrolito es, en caso de no estar sumergido o enterrado el metal, el agua condensada de la atmósfera, para lo que la humedad relativa deberá ser del 70%. El proceso de disolución de un metal en un ácido es igualmente un proceso electroquímico. La infinidad de burbujas que aparecen sobre la superficie metálica revela la existencia de infinitos cátodos, mientras que en los ánodos se va disolviendo el metal.

2. ¿Cómo se genera energía eléctrica a través de la electroquímica?

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