Electroquímica

Parte de la Química que estudia e interpreta la generación de una corriente eléctrica provocada por una reacción química (pilas), y el proceso inverso, la reacción generada por paso de una corriente eléctrica a través de una disolución apropiada (electrólisis).

Los primeros estudios cualitativos fueron realizados por Berzelius y Davy, estableció en 1833 las leyes cuantitativas que rigen la electrólisis y propuso una nomenclatura de los elementos que intervienen en ella.

La Primera Ley de Faraday expone que la cantidad de un elemento químico depositado en un electrodo es proporcional a la cantidad de la carga eléctrica que atraviesa la disolución.

Se funda en la existencia de moléculas (XM) formadas por partículas cargadas eléctricamente, los iones, los cuales están unidos entre si por la atracción de sus cargas opuestas.

Estos iones, fundidos o en solución, son móviles. La electroquímica investiga 2 fenómenos:

 

A) Reacción producida por una corriente eléctrica

Al introducir los polos (electrodos) de una corriente continua, los iones emigran hacia ellos y se descargan.

 

X- -1 e- => X

M+ +1 e- => M

 

En este proceso llamado electrólisis, se han separado los elementos del compuesto y el circuito eléctrico ha quedado cerrado.

 

B) Electricidad producida por una reacción química

Las ecuaciones químicas de oxidación reducción pueden desdoblarse en 2 procesos separados (Semi Reacciones)

En uno hay un desprendimiento de electrones (Oxidación)

y en el otro absorción de electrones (Reducción).

El proceso puede realizarse por separado.

Si los electrones se desprenden sobre un metal (Conductor) Que este unido en el otro extremo a la semi-reaccion de reducción, se habrá producido una corriente eléctrica. Se ha formado una pila voltaica.

Entre un metal (electrodo) y sus iones existe el equilibrio.

 

M- e- <=> M+

 

Los trabajos de Nernst (1889) Permitieron medir el potencial de electrodo, creado por el equilibrio anterior , al referirlo al potencial standard o normal del electrodo de hidrogeno que por convención es igual a cero , a cualquier temperatura.

La fuerza electromotriz de la pila es igual a el potencial del electrodo positivo menos el del electrodo negativo.

La electroquímica es el estudio de los electrolitos, soluciones y los cambios químicos asociados con los electrodos que están sumergidos en la solución.

Todas las reacciones químicas son eléctricas a nivel atómico.

Un físico llamado Luigi Galvani descubrió en 1791 la electricidad animal en el nervio de la pierna de una rana, El creyó que esa energía solo se encontraba en tejido vivo, pero Alejandro Volta descubrió en 1800 que este tipo de energía también se podía almacenar en otros elementos mas simples usando placas de metales diferentes puestas en contacto con papel mojado,

Volta construyo la primer batería, que consistía en varias placas de plata, zinc y una solución de sal.

Después es mismo año se utilizo una batería compuesta de hidrogeno y oxigeno.

Humphry Davy uso una pila similar para separar el sodio y el potasio de sus hidróxidos.

 

La Electroquímica Moderna

 

Josiah Willard demostró en 1875 que las fuerzas químicas se podían medir cuantitativamente por una medida llamada Voltaje.

Svante Arrhenius apoyándose en las ideas de Faraday en 1887 dijo que la corriente eléctrica podía conducirse por medio de substancias que conducían la electricidad debido a las migraciones de los iones y el equilibrio entre iones y las moléculas.

En 1923, Peter Debye y Erich Huckel explicaron la conductividad de las sustancias de otra manera. Esfuerzos intensivos se realizaron para entender las reacciones químicas que se llevan a cabo cuando dos placas de metales diferentes se tocan

Estas reacciones químicas se dan cuando en 2 hojas opuestamente cargadas, que se ponen una en frente de la otra.

 

La Reacción Electroquímica

 

Cuando un electrolito se disuelve en agua, la solución conduce la electricidad. La conductividad de la sustancia es explicada en términos de 3 procesos.

1º La carga es transferida a través de la solución por la migración de los iones positivos hacia el catodo y de los iones negativos hacia el ánodo.

2º La reacción ocurre en el electrodo negativo (ánodo), lo que permite que los electrones fluyan en el electrodo desde una fuente externa y que sean consumidos allí.

3º La reacción que ocurre en el electrodo positivo (catodo) produce electrones que pueden fluir hacia otro circuito externo.

La electroquímica no solo se limita a las soluciones acuosas, algunas sales como el cloruro de sodio puede servir como un electrolito si se ponen un par de electrodos sobre el.

En cualquier proceso electroquímico se necesita una corriente eléctrica, que puede ser producida por una pila fotovoltaica o por cualquier otro tipo de fuente de energía eléctrica que se encuentre disponible

El proceso de la electrólisis se divide en 2 tipos de reacciones, de las cuales una siempre es de oxidación en la cual se pierden electrones y la otra de reducción, en la cual se ganan los electrones perdidos en la reacción de oxidación,

 

Los Métodos Modernos

 

Cuando 2 electrodos que están separados conducen la electricidad por medio de un liquido, la composición química de este elemento puede ser determinada por la medida de uno de los parámetros establecidos por una constante química

El potencial eléctrico de una sustancia (Voltaje) puede ser medido con un aparato llamado voltímetro, La carga transferida por cada segundo también puede ser medida, en la actualidad se usan métodos como lo son la coulometria, potentiometria, amperometria, y electrólisis.

 

Electrólisis:

Es todo cambio químico provocado per el paso de electricidad a través de la disolución de un electrolito. En la electrolisis tienen lugar dos tipos de fenómenos claramente diferenciados: el transporte de la carga eléctricda a través de la disolución y la descarga de los iones portadores de la carga en los electrodos. Este segundo fenómeno es propiamente el electroquímico.

Descomposición de una sustancia en disolución o fundida llamada electrolito, por el paso de una corriente eléctrica; el electrodo de entrada de los electrones es el catado que atrae a los iones positivos del electrolito, mientras que el ánodo o electrodo de salida atrae a los iones negativos como los de los metaloides y radicales de valencia negativa.

El paso de la corriente por un electrolito de cobre, cinc, níquel, plata, plomo, etc.

Hace que el metal se deposite en el catado el metal puro; esto es en esencia la galvanoplastia.

La electrólisis se utiliza dentro de la electroquímica para la extracción de metales puros para la rama industrial.

 

Generacion de corriente electrica

Todo dispositivo que mediante una reacción química genera una diferencia de potencial es una pila electroquímica. El proceso que realiza una pila es el inverso de la electrólisis. Si se dispone de una celula electroquímica en que tiene lugar la electólisis del ácido clorhídrico en elextrodos de platino, en contacto con gas cloro el ánodo, se obtendrá gas hidrógeno el cátodo, y con gas cloro el ánodo, se obtendrá gas hidrógeno y gas cloro como productos de este proceso.

 

Bibliografia



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