Unidad 13_electroquímica

Universidad de Concepción
Facultad de Ciencias Químicas

Química General para Ingeniería
Unidad 13
Tema: Electroquímica

UdeC/FCQ/M E König
Unidad 13

1

Unidad 13. Electroquímica.
• Procesos electroquímicos, celdas electroquímicas.
• Celda voltaica (galvánica):
– Partes, diseño, notación y funcionamiento
– Potenciales de electrodo, potenciales estándar
– Reacción de celda, Fuerza electromotriz(FEM)
de celda y FEM estándar
– Factores que afectan FEM de la celda. Ecuación
de Nernst.
– Aplicaciones: pilas, baterías, corrosión.
• Celda electrolítica:
– esquema, función.
– Procesos electrolíticos, cuali y cuantitativos.
UdeC/FCQ/M E König
Unidad 13

2

Procesos electroquímicos.
La electroquímica es el estudio de la relación
entre el cambio químico y el trabajo eléctrico.
En estos sistemasel cambio químico se hace en
dispositivos llamados celdas electroquímicas y en
ellos ocurre una reacción óxido-reducción ya sea:
• produciendo energía eléctrica (si la reacción
es espontánea) => CELDA VOLTAICA
• consumiendo energía eléctrica (si la reacción
es no espontánea) => CELDA ELECTROLÍTICA
UdeC/FCQ/M E König
Unidad 13

3

Celdavoltaica
voltaicaoocelda
celdagalvánica:
galvánica:
Celda
Enella ocurre una reacción espontánea para
generar energía eléctrica. La “energía química”
de la reacción se convierte en “energía
eléctrica”, y en esta forma es utilizada en:
ampolletas, radios, encendido de motor, etc.
En otras palabras: el sistema reaccionante
produce trabajo sobre el ambiente.
Las pilas y las baterías (conjunto de pilas) son
celdas voltaicas.
UdeC/FCQ/M E König
Unidad 13

4

LaLaCELDA
CELDAGALVÁNICA
GALVÁNICA(voltaica)
(voltaica)es
esun
un
dispositivo
dispositivoen
enelelcual
cualenergía
energíaquímica
químicase
se
convierte
convierteen
enenergía
energíaeléctrica.
eléctrica.

UdeC/FCQ/M E König
Unidad 13

5

Celdaelectrolítica:
electrolítica:
Celda
Utiliza “energía eléctrica” para realizar un
cambio químico no espontáneo. A la celda de
reacción entra energía eléctricadesde una fuente
de poder externa para convertir reactantes (de
baja energía) en productos (de mayor energía).
El ambiente trabaja sobre el sistema
reaccionante.
Ejemplos: el “chapeado” de objetos; la
recuperación de metales desde yacimientos; etc.
UdeC/FCQ/M E König
Unidad 13

6

La
LaCELDA
CELDAELETROLÍTICA
ELETROLÍTICAes
esun
un
dispositivo
dispositivoque
quepermite
permitehacer
hacerununcambio
cambio
químico
químicoconsumiendo
consumiendoenergía
energíaeléctrica.
eléctrica.

UdeC/FCQ/M E König
Unidad 13

7

Celda voltaica

UdeC/FCQ/M E König
Unidad 13

Celda electrolítica

8

Diseño de celda galvánica (voltaica).

Reacción espontánea:
entrega energía al
ambiente (trabajo)

UdeC/FCQ/M E König
Unidad 13

9

Electrodos: son dos, ambos sumergidos en un
electrolito (solución quecontiene iones), estos iones
participan en la reacción y transportan la corriente
eléctrica a través de la solución.
En cada electrodo ocurre una semirreacción:
Ánodo: electrodo donde ocurre la oxidación,
la especie que se oxida (reductor) libera e-,
los e- se liberan hacia el circuito externo.
Cátodo: electrodo donde ocurre la reducción,
la especie que se reduce (oxidante) capta e-,
- llegan desdecircuito externo.
los
e
UdeC/FCQ/M E König
10
Unidad 13

Anodo: oxidación
Cátodo: reducción
An ox and a red cat.
Ánodo – oxidación

UdeC/FCQ/M E König
Unidad 13

Cátodo – reducción

11

Las celdas galvánicas pueden tener una o dos
soluciones de electrolito. En el caso de dos
electrolitos separados, ambas soluciones se
conectan mediante un puente salino.

UdeC/FCQ/M E König
Unidad 13

12Funcionamiento de celdas galvánicas.
Ejemplo: celda de Daniell
La reacción entre Zn(s) y Cu2+(ac) es
espontánea. Los productos de la reacción son
Zn2+(ac) y Cu(s).
Zn(s) + Cu2+(ac) = Zn2+(ac) + Cu(s).
Si la reacción se hace en un tubo de ensayo la
energía que libera pasa al ambiente en forma de
calor.
UdeC/FCQ/M E König
Unidad 13

13

Si la reacción se hace en una celda galvánica, la
energía se puede...