Introduccion a los procesos electroquimicos

Introducción a los Procesos Electroquímicos

La electroquímica involucra fenómenos químicos asociados con la separación de cargas entre fases. Frecuentemente esta separación de carga induce una transferencia de carga que ocurre homogéneamente en solución o heterogéneamente en la superficie de un electrodo.

Motivación

La electroquímica encuentra aplicaciones en diversas áreas queincluyen las de tipo industrial, ambientales, analíticas y de investigación. Un gran número de industrias dependen de métodos electroquímicos en sus procesos. Por ejemplo, la electrólisis de NaCl en la producción de Cl2, la reducción de acrilonitrilo para la producción de adiponitrilo y subsecuente fabricación de nailon, la electrólisis de hidróxido de aluminio en criolita fundida (Na2AlF6) para laproducción de Al, la fabricación de baterías y celdas de combustible. La electroremoción de contaminantes en aguas y efluentes industriales. La electroquímica también encuentra usos en la obtención de información termodinámica de reacciones químicas, por ejemplo, evaluación de constantes de equilibrio, energía libre de Gibbs y potenciales de oxidación/reducción de reacciones químicas. Otrasaplicaciones de la electroquímica son de tipo analíticas, por ejemplo, sensores para la medición de pH, detección de iones en solución, evaluación de coeficientes de difusión, etc.

Procesos electroquímicos industriales

Electrólisis

Involucra la descomposición de compuestos químicos mediante el uso de energía eléctrica para la producción de productos útiles.

Ejemplos:

*La industria delcloro-álcali es una de las industrias electroquímicas más grandes del mundo. Lleva a cabo la electrólisis de salmuera (solución de NaCl) para producir Cl2 y NaOH.

NaCl + H2O = Cl2 + NaOH

Aplicaciones del Cl2 y el NaOH:

Preparación de PVC Procesado de Minerales
Agente de blanqueo para papel Industria textil
Desinfectante Industria del vidrio

*Hidrólisis de agua paraproducir H2 y O2

*Electrólisis en solución acuosa para producir Cu y Zn

*Purificación de aluminio (Procedimiento Hall-Heroult)

2 Al2O3 + 3 C = 4 Al + 3 CO2

Electrorecuperación de metales

La cual consiste en la separación de un metal de sus minerales por medio de electrodepositación. El mineral es tratado previamente en tal forma que se obtenga un electrólito soluble, enseguidaes cargado en una celda electrolítica donde el metal se deposita en un electrodo por reducción.

Electrosíntesis

Consiste en la transformación química de una especie reaccionante en un producto útil por medio de reacciones de oxidación y reducción.

Ejemplos:

*Hidromerización de acrilonitrilo (Proceso Monsanto) 500x103 tons/año

2H2O = O2 + 4H+ + 4e- ánodo
2 CH2=CHCN + 2H2O + 2 e- = CN(CH2)4CN + 2 OH- cátodo

acrilonitrilo adiponitrilo ------> nailon 6,6

*Reducción directa de compuestos

Me2CO = i-PrOH

*Preparación de compuestos inorgánicos, tales como agentes oxidantes

KMnO4, K2Cr2O7, Na2S2O8, F2, NaClO3

*Preparación de óxidos, MnO2, Cu2O

Recubrimientos y acabado en metales

Consiste en la electrodepositación de una capa de unmetal inerte sobre otro metal más susceptible a ambientes corrosivos, por ejemplo, hierro y aceros recubiertos con Zn (galvanizado). Otra posible aplicación de la electrodepositación es con fines decorativos, por ejemplo, chapeado de piezas con oro.

Ejemplos:

Metal Uso

*Ni Uso doméstico y de ingeniería, primer capa antes de Cr
*Cr Uso doméstico, componentes en coches,herramientas, etc.
*Cu Contactos en la industria eléctrica, primer capa antes de Cr
*Ag y Au Decoración, espejos, contactos eléctricos
*Cd y Zn Protección de aceros y aleaciones

Procesado metálico

Electroformado

Involucra la depositación de un metal sobre un objeto a fin de reproducirlo. Es un procedimiento útil para fabricar artículos de metal con formas que son difíciles de lograr...