electroquimica

Electroquímica
Electrotecnia
Juan A. Tapia (Ph.D.)
2014-1

Electroquímica
• Parte de la química que analiza y estudia la
conversión de entre energía eléctrica y energía
química
– Celdas Galvánicas: aprovecha la energía liberada
por una reacción química espontanea para
obtener energía eléctrica. Pilas
– Celda Electrolítica: se utiliza la energía eléctrica
para realizar una reacciónquímica no espontanea.
Electrólisis
Juan A. Tapia

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Componentes de una celda
electroquímica

Juan A. Tapia

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Electroquímica
• Electrolito: Solución que contiene partículas
cargadas: iones (Átomos o grupo de átomos
que han perdido o ganado electrones). El
electrolito es eléctricamente neutro
• Aniones: Partículas cargadasnegativamente
(excesos de electrones)
• Cationes: Partículas cargadas positivamente
(defecto de electrones)
Juan A. Tapia

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Electroquímica
• Un proceso electroquímico implica la
transferencia de electrones, por lo que son
reacción del tipo oxido-reducción o reacciones
redox
• Oxidación: Se pierden electrones
– →
+
– La oxidación ocurre el ánodo →Rx Anódica
– Loselectrones generados por la oxidación deben
transferirse a otro elemento químico en el cual se
produce una Reducción
Juan A. Tapia

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Electroquímica
• Reducción: Se ganan electrones
–
+
→ ( )
– Este proceso ocurre en el cátodo

• Toda la reacción EM debe consistir en al menos
una oxidación y una reducción y la reacción será
la suma de ambas.
• No puede existiruna acumulación de carga
eléctrica neta de electrones e iones. Todos las
cargas producida en la oxidación debe ser
consumida por la reducción
Juan A. Tapia

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Celda galvánica
• Si se separan físicamente la oxidación y la
reducción (semi-reacción), se puede forzar el
paso de electrones por un conductor.
• De esta forma se genera una circulación de
cargaeléctrica (Tensión de Electrodo)
• La tensión de electrodos corresponden a
valores estandarizados obtenidos a 25°C

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Celda galvánica
• Lo valores de la tabla son voltajes de
la semi-reacción de reducción , para
oxidación la reacción se revierte y el
signo del voltaje cambia

Ox:
Re:

Juan A. Tapia

→

∶
→

:

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8Celda galvánica
• Los potenciales V1 y V2, son los potenciales estándar
(referidos a una reacción base a una temperatura
determinada)
• Dado que M1 se oxida, el signo que aparece en la tabla es
opuesto. Luego
+
→
+
Y el potencial de la celda
∆ = −
Para que la reacción ocurra espontáneamente este voltaje
debe ser positivo. Si es negativo, la reacción espontanea
ocurre en ladirección opuesta
Juan A. Tapia

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Celda galvánica
• Celda derecha: pieza de fierro puro
en solución conteniendo F2+
• Celda Izquierda: Cobre puro en
solución Cu2+
• Ambas celdas separadas por una
membrana para limitar la mezcla
de las dos soluciones
• Si los electrodos se unen
eléctricamente, la reducción
ocurre en el Cu a expensas de la
oxidación en el Fe
Juan A.Tapia

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+

→

+

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Celda galvánica
- Los iones de Cu2+ se depositan en
el como cobre metálico en el
electrodo de cobre
(electrodeposición)
- El fierro se disuelve (corroe) en la
solución como ion Fe2+
- las semi-reacciones
:
:

→
2

2
→



0.44
0,34

generan el paso de electrones a
través del circuito externo
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Celda galvánica
- Un potencial aparece entre los electrodos
0.34 − −0.44 = −0.78
a 25 °C (Celda galvánica Cu-Fe)

• Diferentes pares de electrodos tienen distinto
potencial.
• La magnitud de tal voltaje representa la fuerza que
produce la reacción EM de Oxidación-Reducción.

Juan A. Tapia

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Celda Electrolítica
• Electrólisis...