Celdas electroquimicas




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títuloCeldas electroquimicas
fecha de publicación24.10.2015
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CELDAS ELECTROQUIMICAS

ELECTROCHEMICAL CELLS

Carlos Andrés Ipiales Leiton

Universidad Nacional de Colombia, 174515 – Química

Presentado a: Jaime Villalobos

RESUMEN

Las celdas electroquímicas son dispositivos utilizados para se descomposición a través de una corriente eléctrica producida por sustancias iónicas. Dicha corriente eléctrica es producida por una reacción redox (de oxido reducción) espontanea, en donde la sustancia reductora es separada de la oxidante, de modo que los electrones deben atravesar un alambre. De la sustancia reductora hacia la oxídate. Al existir una diferencia de potencial existe una transferencia de electrones, los cuales fluyen desde el ánodo hacia el cátodo. Las celdas electroquímicas se utilizan principalmente con dos fines: transformar la energía eléctrica en química y viceversa.

Palabras clave: electroquímica, agente oxidante, agente reductor, corriente eléctrica.

ABSTRACT

The cells electrochemistries are devices used for decomposition through an electrical current produced by ionic substances. Electrical current happiness is produced by a reaction redox (of oxide reduction) spontaneous, where the reducing substance is separated of the oxidant, of way q the electrons must cross a wire. Of the reducing substance towards oxídate. When existing a potential difference exists an electron transfer, which flows from the anode towards the cathode. The cells electrochemistries are used mainly with two aims: to vice versa transform the electrical energy into chemistry and.

Key words: electrochemistry, oxidizing agent, reducing, current agent electrical.

INTRODUCCIÓN

Es muy difícil conocer el nacimiento de la electroquímica, pues existen evidencias que
indican, la existencia de baterías y acumuladores de energía eléctrica, desde la
antigüedad. Estudios realizados en los años 1930 demostraron la existencia de baterías
en el imperio Parto, que probablemente fueron empleadas para la electrodeposición o galvanizado de piezas metálicas. Los antecedentes acerca del conocimiento de la electricidad en términos científico
vinieron muchos siglos después, gracias a los trabajos con el magnetismo y los
principios de la electricidad de los siglos XVII y XVIII dados tanto por William Gilbert, llamado el padre del magnetismo y por Otto von Guericke quien creó el primer generador eléctrico, que producía electricidad estática generando fricción en un aparato en forma de esfera. Todo ello sumado a los aportes de Charles François de Cisternay du Fay (teoría de la polaridad), Benjamín Franklin (electricidad atmosférica), Charles- Agustín de Coulomb (teoría de atracción electrostática) en 1781 y los estudios de Joseph Priestley en Inglaterra, se logró pavimentar el camino para el nacimiento científico de la electroquímica.

La electroquímica es una rama de la química que estudia la transformación de la energía eléctrica y la energía química. Las reacciones químicas en donde se tienen a cabo transferencia de electrones se conocen como reacciones redox, dentro de la electroquímica este proceso es fundamental, puesto que estas son el motor principal para la aparición de una corriente eléctrica, o las reacciones son producidas por la misma. Ya que la electroquímica basa sus estudios en estas reacciones ya sea q se encuentres separadas físicamente o temporalmente, se encuentran conectadas a un circuito eléctrico, esto llevado hacia la química analítica nos conlleva a una disciplina conocida como la potenciometria.

CELDAS ELETROQUIMICAS

En una celda electroquímica teniendo en cuenta la reacción que se lleve a cavo dentro de ella, el agente reductor pierde electrones por lo cual se oxida, el electrodo donde se realiza la oxidación se llama ánodo, por otro lado el agente oxidante gana electrones por lo q se reduce, este proceso se lleva a cabo en el electrodo llamado cátodo. La corriente eléctrica fluye del ánodo al cátodo puesto q existe una diferencia de potencial entre los electrodos, esta diferencia de potencial se mide de forma experimental con un voltímetro, esta medida nos da la lectura del voltaje de celda, también llamado fuerza electromotriz (fem) o potencial de celda. Los electrodos pueden ser de cualquier material se sea conductor eléctricos, como los metales, también es muy utilizado el grafito debido a su gran conductividad y a su bajo costo. Estos electrodos pueden subdividirse en dos grupos en relación con la función a que ellos concierne en e aparato necesario para cada determinación un primer grupo comprende los electrodos destinados a ser emparejados cada vez con semi-elementos, en la pila cuyas variaciones de potencial se quiere seguir, y por el fin a que son destinados se llaman electrodos de comparación. Otro grupo demasiado numeroso son los electrodos capases de revelar las variaciones de potencial en la disolución, dichos electrodos reciben el nombre de electrodos indicadores. Para completar el circuito las disoluciones se conectan mediante un conductor pro el que pasan los cationes y aniones, también llamado puente salino. Los cationes (iones con carga positiva) disueltos se mueven hacia el ánodo y los aniones hacia el cátodo,, la corriente eléctrica fluye del ánodo al cátodo puesto que hay una diferencia de potencial entre los dos electrolitos.



Para describir una celda se utiliza la siguiente notación: en primer lugar se escribe el material del electrodo negativo, utilizando símbolo químico, luego se coloca una línea vertical, para separar el electrodo de la solución de iones, de concentración determinado. Inmediatamente se utiliza el símbolo “II” para señalar el puente salino, a continuación se coloca la segunda solución iónica de concentración conocida y el símbolo II, y por último el signo del metal.

Ejemplo:

Zn (.) I Zn (1mol/L) II Cu (1mol/L) I Cu (.)

VARIABLES QUE INTERVIENEN EN UNA REACCION ELECTROQUIMICA:

coulomb (C), que es la unidad práctica de carga (Q) y se define como la cantidad de electricidad que pasa a través de una sección transversal dada de un conductor en un segundo, cuando la corriente es un ampere. El ampere (A) es la unidad de intensidad de corriente eléctrica (I). Un ampere es igual a un coulomb/segundo. Entonces,

Intensidad = carga / tiempo = Q / t

Q = It

El ohm (O) es la unidad de resistencia eléctrica (R). Se puede expresar en función de la resistencia específica mediante la ecuación:

Resistencia (ohm) = resistencia específica x (longitud (cm.) /Área (cm²)

El volt (V) es la unidad potencial y se define como la fuerza electromotriz necesaria para que pase una corriente de un ampere a través de una resistencia de un ohm. El watt (W) es la unidad de potencia y es igual a la variación del trabajo por unidad electromotriz en volts x la corriente en amperios.

Potencia (watts) = Corriente (amperes) x Potencia (volts)

W = IV

El joule o watt-segundo es la energía producida en un segundo por una corriente de potencia igual a un watt.

Eº (Potencial de reducción estándar)= nos permite saber con anticipación cuál es el oxidante más fuerte (mayor tendencia a reducirse) y en qué dirección se producirá la reacción redox. se refiere a la fem de una pila a 25 ºC.

TIPOS DE CELDAS ELECTROQUIMICAS:

Existen dos tipos fundamentales de celdas y en las dos tienen logar una reacción tipo redox;

CELDA VOLTAICA O GALVANICA: en este tipo de celdas se transforma una reacción química espontanea en una corriente eléctrica, las utilizamos diariamente como pilas y/o baterías.

En una celda galvánica donde el ánodo sea una barra de Cinc y el cátodo sea

una barra de Cobre, ambas sumergidas en soluciones de sus respectivos sulfatos, y
unidas por un puente salino se la conoce como Pila de Daniell. Sus reaccion genral seria esta.

Zn + Cu2+ \rightarrowZn2+ + Cu



El electrodo de cinc se disuelve y el cobre se deposita en el electrodo de cobre. En este caso el cobre es el cátodo y el zinc es el ánodo.

CELDAS ELECTROLITICAS: una celda electrolítica consta de una liquido conductos llamado electrolito, además de unos electrodos de composición similar, la celda como tal no sirve como fuente de energía eléctrica en contraste con las celdas galvánicas, pero puede conducir una corriente eléctrica desde una fuente externa denominada acción electrolítica, es muy usada en electro deposición, electro formación, producción de gases y realización de muchos procedimientos industriales.



Algunos de los usos q tienen las celdas electrolíticas son:

• Obtención de metales activos a partir de sales fundidas.
• Refinación electrolítica de metales: Alº, Cuº, Niº, etc.
• Plateado o niquelado electrolítico.

CONCLUCIONES:

  • la electroquímica esta basada en las reacciones de oxido-reducción, donde se produce un cambio en los números de oxidación de los elementos implicados.

  • El uso del puente salino es de vital importancia puesto que concentra las disoluciones y evita que se mesclen, además evita el potencial de unión.

  • La fem medida es la suma de los dos potenciales electrodicos.

  • El voltaje de las celdas galvánicas depende de la diferencia de potencial existente entre el cátodo y el ánodo.

  • La electro analítica abarca un grupo de métodos analíticos cuantitativos que se basa e las propiedades eléctricas de una disolución de analito cuando forma parte de una celda electroquímica.

  • Las celdas las podemos clasificar de acuerdo a las que producen energía eléctrica (celdas galvánicas) y las que consumen energía (celdas electroquímicas).

  • El uso de las celdas electroquímicas es de vital importancia ya que hoy en día no habría un método tan factible de transformar energía eléctrica en química y viceversa.

REFERENCIAS:

  • Nueva enciclopedia temática (tomos 2 y 7) editorial Richads. s.a Panamá.

  • David, 6 Willams.s.seese (1996) (en español) pearson education. pp 465.

  • Giovanni Canneri. Química analítica. Editorial Alhambra. S,a. 1962. Pp 325.

  • Daniel C Harris Análisis Químico Cuantitativo Editorial Reverté Barcelona 2006.

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