CELDAS ELECTROQUÍMICAS

CELDAS ELECTROQUÍMICAS

1. FUNCIONAMIENTO

   • Los electrodos de cada semi-celda se comunican a través de un circuito eléctrico externo, por el que viajan los electrones desde el agente reductor hasta el agente oxi dante. Estos dispositivos son el fundamento de las pilas y baterías que usamos a diario
     • Ejemplo
       • Una celda electroquímica llamada pila de Daniell para la reacción entre el sulfato de cobre II (CuSO4) y el de zinc (ZnSO4).
         • En esta, una de las semiceldas contiene sulfato de zinc (ZnSO4), la otra contiene sulfato de cobre (II) (CuSO4) y ambas se encuentran enlazadas a través de un circuito conductor de la electricidad, cuyos electrodos son una barra de zinc (Zn) y una barra de cobre (Cu), los electrones producidos durante la oxidación del Zn viajan a través del circuito, desde el electrodo de zinc (Zn) hacia el de cobre (Cu), donde reducen los iones Cu²+
           • Se aprecia que el puente salino contiene iones de CF que se dirigen al lado de la disolución del ZnSO4, iones de K+ que se mueven al lado de la disolución del CuSO4, que pasan de un lado a otro con el fin de equilibrar las cargas e las semi-celdas, debido al desequilibrio generado por el flujo de electrones desde el polo reductor
       • El electrodo de Zn presenta una deficiencia de electrones, por lo que será un ánodo, mientras que el electrodo de Cu que recibe el flujo de electrones, actuará como cátodo

2. TIPOS DE APLICACIONES

   • Pila seca o de Leclanché
     • Contiene en su interior una pasta húmeda de cloruro de amonio (NH CI). cloruro de zinc (ZnCl2), dióxido de manganeso (MnO2) y agua que actúa como la solución de electrólitos. El recipiente de la pila está hecho de zinc (Zn) y hace las veces de ánodo, mientras que el cátodo es una barra de grafito (carbono) rodeada de una mezcla de polvo de grafito y MnO2
     • Carece de puente salino, debido a que tanto el agente oxidante (Mn) como el reductor (Zn) son sólidos que no se difunden
   • Pilas de mercurio, litio y plata
     • Son como una pila seca, aunque los compuestos que actúan como reductores y oxidantes cambian según el caso
   • Pila alcalina
     • Su estructura es similar a la descrita para pila seca, con el cátodo de MnO2 y el ánodo de Zn. pero el recipiente de la pila es de acero y el electrolito usado es hidróxido de potasio (KOH).
       • Es más duradera y posee una diferencia de potencial de 1.5 V
   • Pilas recargables
     • Una de las desventajas de las celdas que se han descrito anteriormente es que se deben desechar una vez que la reacción química que se produce en la celda alcanza el equilibrio
       • Como respuesta a este inconveniente, se desarrollaron las pilas recargables
         • ACUMULADORES DE PLOMO (Pb)
           • Contienen seis pilas de 2 V cada una
             • De manera adyacente, lo que da como resultado una batería de 12 V
               • Cada una de estas pilas o acumuladores consta de un par de electrodos dispuestos en paralelo en la forma de rejillas de plomo (Pb)
                 • La rejilla anódica está rodeada de plomo esponjoso, mientras que la catódica contiene PbO2
                   • . La solución electrolítica es ácido sulfúrico (H2SO4) al 38%
         • PILA DE CADMIO Y NÍQUEL
           • Emplean un ánodo de cadmio (Cd) y un cátodo de óxido de níquel hidratado NIO(OH)
             • Una variante de esta estructura se presenta en las pilas con base en hidruros metálicos de níquel, en las que el cadmio (Cd) es reemplazado por ZeNi2 o LaNi5
               • En ambos casos, los electrodos se hallan embebidos en una solución de hidróxido de potasio KOH
                 • Produce una diferencia de potencial de 1,25 V
   • Pilas de combustible
     • Es un dispositivo electroquímico en el cual un flujo continuo de combustible y oxidante sufren una reacción química controlada que da lugar a los productos y suministra directamente corriente eléctrica a circuito externo
     • El proceso electroquímico que tiene lugar es de alta eficiencia y mínimo impacto ambiental
     • Estas pilas requieren de un aporte continuo de combustible y de oxígeno (0) a través de cada electrodo

3. ORÍGEN

   • Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta fue un químico y físico italiano, ​​ conocido principalmente por el descubrimiento del metano​ en 1776 y la invención y desarrollo de la pila eléctrica en 1799.
     • La primera celda electrolítica fue creada en 1799 por Alessandro Volta , quien utilizó los discos llamados electrodos de la alternancia de cobre y cinc , separados por el algodón empapado en una solución salina .

4. DEFINICIÓN

   • Son dispositivos en los que los reactivos se mantienen en compartimentos separados donde se realizan las semirreacciones de oxidación y reducción por separado
     • El flujo de electrones desde el agente reductor hacia el agente oxidante se traduce en una corriente eléctrica, también denominada corriente galvánica o corriente voltaica.

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