Celdas Electrol Tica

Celdas
Electroquímicas

Celdas electrolíticas
Utilizadas en varios procesos industriales
importantes

La Celda

e-

batería

+

fem

eMedio
conductor

Recipiente

(-)

(+)

Electrodos
inertes

Signo o polaridad de los electrodos

¿Qué especies químicas
estarían presentes en una
celda que contiene cloruro de
sodio fundido, NaCl (l)?

Na+

Cl-

Examinando la celda electrolítica que contiene
NaClfundido.

NaCl fundido
Observe las reacciones que ocurren en los electrodos

-

batería

+
Cl2 (g) escapa

Na (l)
Cl-

Cl

(-)
Semi
celda
Na+ + e-  Na

NaCl (l)

Na+

-

Cl
-

Na+
(+)
Na+

Semi
celda
2Cl  Cl2 + 2e-

NaCl fundido
A nivel microscópico

e-

Batería

+
NaCl (l)

cationes
migran
hacia el
electrodo
(-)
cátodo
Na + e  Na
+

-

Na+

Cl-

Cl

(-)

-

Cl
-

Na+
e(+)
Na+

anionesmigran
hacia el
electrod
o
(+)
ánodo

2Cl-  Cl2 + 2e-

Celda electrolítica con NaCl
fundido
Semi reacción catódica (-)
REDUCCION
Na+ + e-  Na X 2
Semi reacción anódica (+)
OXIDACION 2Cl-  Cl2 + 2eReacción global
2Na+ + 2Cl-  2Na + Cl2
Reacción no espontánea !

Definiciones:
CATODO
Electrodo donde se produce la REDUCTION
ANODO
Electrodo donde se produce la OXIDACION

¿Qué especies químicadeberían estar presentes en un
recipiente que contiene cloruro
de sodio en solución, NaCl
(acuoso)?

Na+

ClH2 O

¿Serán las semi reacciones iguales o distintas
de las anteriores?

-

NaCl acuoso

Batería

e-

+

Fuente de poder
(f.e.m.)

eNaCl (aq)

¿Qué se
reduciría en el
cátodo

Na+
Cl

Cátodo
Semi
celda
diferente

(-)

-

H2O

(+)

ánod
o
2Cl-  Cl2 + 2e-

Celda electrolítica con NaCl
acuoso
Semicelda catódica posible (-)
REDUCCION
Na+ + e-  Na
2H20 + 2e-  H2 + 2OHSemi celda anódica posible (+)
OXIDACION 2Cl-  Cl2 + 2e2H2O  O2 + 4H+ + 4eReacción global
2Cl- + 2H20  H2 + Cl2 + 2OH-

e-

Ag+
Ag

Por cada electrón, un átomo de
plata se deposita en el
electrodo
Ag+ + e-  Ag
La corriente eléctrica se
expresa en amperes, que se
define como la cantidad de
corriente que al pasar a
través deuna solución de
AgNO3 (acuoso) en
condiciones estándar,
depositará plata a razón de
0,001118 g Ag/segundo
1 amp = 0,001118 g Ag/segundo

La Ley de Faraday
La masa que se deposita (o que se corroe)
en un electrodo depende de la cantidad de
corriente
Cantidad de corriente – coulombs (Q)
Q es el producto de la
corriente (en amperes) que
pasa por unidad de tiempo (en
segundos)
coulomb

Q = It

Tiempoen segundos

Corriente en amperes (amp)

1 coulomb = 1 amp-segundo = 0,001118 g Ag

Ag+ + e-  Ag
1,00 mol e- = 1,00 mol Ag = 107,87 g Ag

107,87 g Ag/mol e= 96485 coulomb/mol e0,001118 g Ag/coulomb

mol e- = Q/F

1 Faraday (F )

masa = molmetal x MM
molmetal depende de la semi reacción

Un coulomb (C) es la cantidad de carga que pasa
por un punto dado de un alambre cuando se hace
pasar unacorriente electrica de 1 ampère en 1
segundo
Experimentalmente se ha determinado que 1 mol de electrones
transporta una carga de 96487 coulombs

1 mol e- = 96500 C
En electroquímica 1 mol de electrones se
denomina 1 faraday, en honor a Michael
Faraday

El número de coulombs por faraday se
llama constante de Faraday

Ejemplos en los que se aplica
La Ley de Faraday
• ¿Cuántos gramos de Cu sedepositarán en
3,00 horas cuando se hace pasar una
corriente de 4,00 amperes?
Cu+2 + 2e-  Cu
• La carga de un electrón es 1,6021 x 10-19
coulomb. Calcular el número de Avogadro a
partir del hecho que 1 F = 96487
coulombs/mol e-.

• A través de una serie de soluciones pasan
50000 coulombs, si las soluciones fueran de
Au+3, Zn+2 y Ag+, y si Au, Zn y Ag se
depositaran respectivamente, calcule
cantidad demetal depositado en cada
ánodo.
e

-

+
e-

1,0 M Au+3

-

battery

-

+

+
e-

1,0 M Zn+2

-

+
e-

1,0 M Ag+

Au+3 + 3e-  Au Zn+2 + 2e-  Zn Ag+ + e-  Ag

El Proceso Hall-Héroult
(Obtención de Aluminio)
• Electrólisis Al2O3 fundido mezclado con
cryolite Na3AlF6 – baja el punto de fusión
• La celda opera a alta temperatura –
1000oC
• El aluminio era un metal precioso en
1886.

Ánodos de...