Tecnico

ELECTROQUÍMICA


La electroquímica es el área de la Química que estudia la interconversión entre energía eléctrica y energía química.
Dado que la energía eléctrica está relacionada con un flujo de electrones, las reacciones químicas involucradas en todo proceso electroquímico son las reacciones de óxido-reducción, ya que éstas implican intercambio de electrones de una sustancia a otra.
Sepueden llevar a cabo dos tipos de procesos electroquímicos. En una celda galvánica una reacción química espontánea genera una tensión eléctrica. En una celda electrolítica se produce una reacción química no espontánea debido a la aplicación de una corriente eléctrica.

CELDAS GALVÁNICAS

Introducción

Las celdas galvánicas son baterías que almacenan energía eléctrica. Para que una celdagalvánica o pila genere una corriente eléctrica, uno de los reactivos de la reacción química debe oxidarse espontáneamente en presencia del otro reactivo, que debe reducirse. No debe haber contacto entre ambos, pues de lo contrario los electrones fluirían directamente del agente reductor al agente oxidante. Al estar separados físicamente los dos agentes, la transferencia de electrones es posible que serealice a través de un conductor externo. A medida que progresa la reacción, el movimiento de electrones genera una corriente eléctrica continua.

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Las celdas galvánicas pueden ser reversibles o irreversibles. En una pila reversible, al invertir la corriente se invierte el sentido de la reacción. En una pila irreversible, al invertir la corriente tiene lugar otra hemireacción en uno oen los dos electrodos.
El electrodo donde ocurre la oxidación se denomina ánodo y su polaridad es negativa (-) ya que los electrones son liberados durante el proceso de oxidación. El electrodo donde se produce la reducción se denomina cátodo y su polaridad es positiva (+) ya que los electrones son consumidos durante la reducción.
Durante la reacción los electrones fluyen desde el ánodo alcátodo a través del alambre conductor. El hecho de que esto ocurra indica que existe una diferencia de potencial (∆E) entre los dos electrodos, llamado también fuerza electromotriz o fem. La diferencia de potencial de la pila se mide en general en volts y por este motivo también se lo conoce como voltaje de la pila.
La fem es una propiedad intensiva y es independiente del tamaño de los electrodos ydel volumen de la disolución.
La fem de una celda depende de los siguientes factores:

I) Naturaleza de los electrodos
II) Concentración de las disoluciones
III) Presión del gas en caso de los electrodos gaseosos
IV) Temperatura a la que opera la celda

Para representar las celdas galvánicas se utiliza un esquema que se denomina diagrama de la pila. Es una notación simplificada en la quese indica el límite de una fase mediante una barra vertical: | y el puente salino con una doble barra vertical: ||
En el caso que las especies se encuentren en una misma fase, se separan mediante una coma.
Los electrodos se sitúan en los extremos izquierdo y derecho. Por convención a la izquierda se coloca el ánodo (-) donde se produce la oxidación y a la derecha se coloca el cátodo (+) donde seproduce la reducción.

Ejemplo I:

La pila que se forma cuando se acopla un electrodo de zinc en contacto con una solución de sus iones, con un electrodo de cadmio en contacto con una solución de sus iones, se puede representar mediante el siguiente diagrama

Zn (s) | ZnCl2 (aq 1M) || CdCl2 (aq 1M) | Cd (s) a 25 0C

El ánodo es el electrodo de zinc en contacto con una solución de susiones y allí se producirá la oxidación del metal, y el cátodo es el electrodo de cadmio en contacto con una solución de sus iones, donde se producirá la reducción de los iones cadmio que se encuentran en la solución.
La reacción que se produce en la pila es la suma de las hemireacciones anódica y catódica.

Reacción en el ánodo: Zn0 (s) ↔ Zn++ (aq) +...