Celdas Galvanicas

EJEMPLO DE SERIE FEM.
Muchos sistemas químicos, construidos con unos ingredientes determinados, dispuestos físicamente en una forma concreta, los usos con relación a los otros, son capaces de generar un potencial eléctrico o una F.E.M. que se simboliza por ε. Un sistema químico como este se denomina pila, y cuando se la conecta adecuadamente con un circuito eléctrico puede suministrar unacorriente eléctrica. A medida que la corriente fluye de la pila, se producirá una reacción química dentro del sistema, hasta que la pila no sea capaz de suministrar más corriente.
La forma más sencilla de una pila consiste en dos subsistemas como semielementos, cada uno de ellos conteniendo la forma oxidada y la forma reducida de alguna especie química. Los semielementos se conectan con algúndispositivo, tal como un puente salino de KCl, a través del que pueden pasar los iones. En la figura, tenemos un ejemplo de una pila química:



La pila que se describe en esta figura consiste en dos semielementos conectados por un puente salino, formando por una pasta de KCl en agua, a través de la que los iones pueden moverse libremente. Cuando el interruptor está cerrado, el voltímetro indicaráuna diferencia de potencial, ε. Si las actividades de los iones Zn2+ y Cu2+ son respectivamente la unidad, y si la temperatura del sistema es de 25° C, la diferencia de potencial medida será 1.10 V.
Cuando se elimina el voltímetro del circuito o se disminuye su resistencia de alguna manera, la corriente fluye a través del sistema. El flujo de electrones en la parte externa del circuito, el hilotendrá la dirección desde el semielemento de Cu, Cu2+. Esto está en consistencia con el hecho de que el zinc sea un metal más activo que el cobre.
En el semielemento de la izquierda, los electrones proceden del metal zinc que forma más iones zinc.
Zn0 Zn2+ + 2e-1
En el semielemento de la derecha, los electrones que penetran en la disolución son captados por los iones cobre, que se depositan enforma de cobre metálico.
Cu2+ + 2e-1 Cu0
La reacción química neta que se produce cuando la pila genera corriente eléctrica es:
Cu2+ + Zn0 Cu0 + Zn2+
TIPOS DE CELDAS.
Celdas de concentración
Una celda de concentración contiene electrodos fabricados con el mismo metal y soluciones que contienen los mismos iones, pero en diferentes concentraciones. Un ejemplo de una celda de concentraciónde ZnSO4:
Zn(s)|ZnSO4(0.10M)| ZnSO4(1.0M)|Zn (s)
Las reacciones del electrodo son:
Ánodo: Zn(s)→Zn 2+(0.10M) +2e-
Catado: Zn 2+(1.0M) +2e-→Zn(s)
Global: Zn 2+(1.0M)→ Zn 2+(0.10M)
Este es un proceso de dilución, por lo que, al avanzar las reacciones en el electrodo, el comportamiento del ánodo adquiere más concentración en iones de Zn 2+, mientras que sucede lo contrario en la seleccióndel cátodo. Finalmente, cuando las concentraciones en ambos compartimientos son iguales, la celda deja de funcionar.
Celdas de combustible
En la actualidad, el combustible fósil es una fuente importante de energía. Desaforadamente, la combustión del combustible fósil es un proceso altamente irreversible, por lo que su eficiencia termodinámica es baja. Sin embargo, las celdas de combustible lapueden hacer reversible pues conviene una mayor cantidad de energía química en trabajo útil. Además, no funcionan como maquina de calor y por lo tanto no se encuentran sujetas al mismo tipo de limitaciones termodinámicas en la conversión de energía.
TIPOS DE ELECTRODOS.
De acuerdo con el tipo de reacciones REDOX que ocurren en una celda electroquímica, existen muchos tipos de electrodos en uso.Los siguientes son unos cuantos ejemplos:
Electrodos Metálicos.
Un electrodo metálico consiste en una pieza de metal sumergida en una solución que contiene cationes del mismo metal. Las reacciones en el electrodo son:
M2+(ac)+ 2 e-↔M(s)
Donde z es el número de cargas positivas en el ion metálico. La Celda Daniell emplea electrodos metálicos (Zn y C u). Como se demostró antes, los metales que...