Celda Galvanica

1. Celda Galvánica

1.1 Definición

Es un dispositivo experimental para generar electricidad mediante una reacción redox espontanea.

1.2 Partes

Puente salino (un tubo en “u” invertido) contiene una disolución de KCI que proporciona un medio conductor eléctrico entre las dos soluciones. Los orificios del tubo en “u” se taponan con bolas de algodón para evitar que la disolución de KCI fluyahacia los recipientes, al tiempo que se permite el paso de aniones y cationes. Los electrones fluyen por afuera desde el electrodo de Zn (el ánodo) hacia el electrodo de Cu (el Cátodo).
1 Semi-celda anódica 6 Solución Catódica
2 Electrodo anódico 7 Puente salino
3 Solución anódica 8Conductor metálico
4 Semi-celda catódica 9 Voltímetro
5 Electrodo catódico
1.3 Funcionamiento Electroquímico

En la barra de zinc se produce la oxidación del metal, que actúa de ánodo. La semi-reacción Zn → + 2eˉ origina iones y electrones; los iones de alejan del ánodo a través de la solución, mientras los electrones recorren el alambre conductor en elsentido indicado en la figura. En la barra de cobre tiene lugar una reducción, actuando el cobre de cátodo: los electrones llegados por el alambre pasan a aquel, de donde los capturan los iones cúpricos para utilizarlos en la semi-reacción: + 2eˉ → Cu(s)
Así, van desapareciendo los iones en la zona próxima al cátodo, mientras otros nuevos llegan a él desde otra solución. El circuito estácompleto: de acuerdo con la notación establecida previamente, los cationes (, ), se desplazan hacia el cátodo (barra de cobre) y los aniones hacia el ánodo (barra de zinc), unos y otros en el seno de la solución. Entre tanto, los electrones se mueven por el alambre conductor. El resultado es la producción de una corriente eléctrica a partir de una reacción de óxido reducción. La pila funciona hasta quedesaparece la barra de zinc o se agota los cationes . El voltímetro mide la capacidad o potencial en Volt, para que se efectué la reacción.

2. Fuerza electromotriz (FEM) de celda

Es la energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otropositivo) de dicha fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas a través de un circuito cerrado. La FEM de una celda que se denota como se conoce como potencial de celda. La se mide en volts, (voltaje de celda) para cualquier reacción de celda que se lleva a cabo espontáneamente, como en una celda galvánica, el potencial de la celda es positivo en particular depende de lasreacciones específicas que se llevan a cabo en el cátodo y ánodo, la concentración de los reactivos, productos y la temperatura.



3. Espontaneidad de las reacciones redox

En una celda eléctrica la energía química se transforma en energía eléctrica que está dada por el producto de la fem de la celda por la carga eléctrica.
Energía eléctrica = fem (volts) x carga (coulomb)
E eléctrica =
Lacarga está determinada por el número de moles de electrones (n) que pasan a través del circuito q = nF donde:
F = constante de Faraday (carga eléctrica contenida en un mol de electrones)
1 F = 96500 Coulomb / mol
Entonces;
ΔG = E elec. = W elec. (Trabajo eléctrico) = - E° nF
El signo es negativo cuando el trabajo lo realiza el sistema sobre los alrededores y ΔG es la energía libre que tiene elsistema para realizar el trabajo eléctrico.
ΔG° = -n F como ΔG° tiene que ser negativo para un proceso espontáneo y n y F son positivos, entonces tiene que ser positivo

ΔG° = -R T ln K = - n F =

Cualquier reacción puede efectuarse en una celda galvánica para producir una fem debe ser espontanea, en consecuencia, es posible decidir si una reacción redox es...