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Descripción

Esquema de una célula galvánica de Zn-Cu.
Una celda galvánica consta de dos semiceldas. En su forma más simple, cada semicelda consta de un metal y una solución de una sal del metal. La solución de la sal contiene un catión del metal y un anión para equilibrar la carga del catión. En esencia, la semicelda contiene el metal en dos estados de oxidación, y la reacción química en lasemicelda es una reacción redox, escrito simbólicamente en el sentido de la reducción como:
M n+ (especie oxidada) + n e- M (especie reducida)
En una celda galvánica de un metal es capaz de reducir el catión del otro y por el contrario, el otro catión puede oxidar al primer metal. Las dos semiceldas deben estar separadas físicamente de manera que las soluciones no se mezclen. Se utiliza unpuente salino o una placa porosa para separar las dos soluciones.
El número de electrones transferidos en ambas direcciones debe ser el mismo, así las dos semiceldas se combinan para dar la reacción electroquímica global de la celda. Para dos metales A y B:
A n+ + n e- A
B m+ + m e- B
m A + n B m+ n B + m A n+
Esto no es toda la historia ya que los aniones también deben ser transferidos de unasemicelda a la otra. Cuando un metal se oxida en una semicelda, deben transferirse aniones a la semicelda para equilibrar la carga eléctrica del catión producido. Los aniones son liberados de la otra semicelda cuando un catión se reduce al estado metálico. Por lo tanto, el puente salino o la membrana porosa sirven tanto para mantener las soluciones separadas como para permitir el flujo de anionesen la dirección opuesta al flujo de electrones en el cable de conexión de los electrodos.
El voltaje de la celda galvánica es la suma de los potenciales de las dos semiceldas. Se mide conectando de un voltímetro a los dos electrodos. El voltímetro tiene una resistencia muy alta, por lo que el flujo de corriente es realmente insignificante. Cuando un dispositivo como un motor eléctrico se conectaa los electrodos fluye una corriente eléctrica y las reacciones redox se producen en ambas semiceldas. Esto continuará hasta que la concentración de los cationes que se reducen se aproxime a cero.
Para la pila Daniell, representada en la figura, los dos metales son zinc y cobre y las dos sales son los sulfatos del metal correspondiente. El zinc es el metal más reductor de modo que cuando undispositivo se conecta a ambos electrodos, la reacción electroquímica es
Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu
El electrodo de zinc se disuelve y el cobre se deposita en el electrodo de cobre. Por definición, el cátodo es el electrodo donde tiene lugar la reducción (ganancia de electrones), por lo que el electrodo de cobre es el cátodo. El cátodo atrae cationes, que tienen una carga positiva., por lo que el cátodo esel electrodo negativo. En este caso el cobre es el cátodo y el zinc es el ánodo.
Las celdas galvánicas se usan normalmente como fuente de energía eléctrica. Por su propia naturaleza producen corriente. Por ejemplo, una batería de plomo y ácido contiene un número de celdas galvánicas. Los dos electrodos son efectivamente plomo y óxido de plomo.
La celda Weston se adoptó como un estándarinternacional para el voltaje en 1911. El ánodo es una amalgama de mercurio (elemento) y cadmio, el cátodo está hecho de mercurio puro, el electrólito es una solución (saturada) de sulfato de cadmio y el despolarizador es una pasta de sulfato de mercurio (I). Cuando la solución de electrólito está saturada el voltaje de la celda es muy reproducible, de ahí su uso como un estándar.
[editar] Voltaje de lacelda
El potencial eléctrico estándar de una celda puede determinarse utilizando una tabla de potenciales estándar para los dos semiceldas involucradas. La primera etapa es identificar los dos metales que reaccionan en la celda. A continuación se mira el potencial estándar de electrodo,E0, en V, para cada una de las dos semirreacciones. El potencial estándar de la celda es igual al valor de E0...