Celdas electroliticas. Química general II

Química general II

Felipe Morales

09/05/2017

Dentro de las celdas electroquímicas pueden existir dos tipos, las celdas electrolíticas y las celdas galvánicas o voltaicas (Picó & Martínez, 2015). Las celdas galvánicas utilizan reacciones de óxido-reducción para generar energía eléctrica. Su nombre se debe a las aportaciones de dos físicos italianos, Alejandro Volta y Luis Galvani, quienes aportaron con sus conocimientos al generar la concepción esencial de una celda. Una celda galvánica se encuentra formada por dos electrodos donde en uno de ellos sucede la reducción (cátodo) y en otro la oxidación (ánodo); los electrones producidos durante la reacción fluyen a través de alambre desde el ánodo hasta el cátodo.

 Una de las reacciones más representativas dentro de las celdas galvánicas es la producida con zinc metálico y con iones de cobre (II), donde se utiliza los electrones liberados de la reacción para producir electricidad. Si se sumerge un fragmento de zinc metálico en una solución de iones cobre (II), de manera inmediata se dará esta reacción, es decir, se manifestará de manera espontánea (Daub & Seese, 1996). La energía que se libera conforme se desarrolla la reacción toma la forma de calor. Si la reacción logra producirse sin permitir que el zinc metálico entre en contacto directo con los iones cobre (II) la energía liberada no será calorífica sino eléctrica. Por ejemplo, una solución de iones de zinc se separa de una solución de iones de cobre (II) haciendo uso de una barrera porosa a través de la cual pueden difundirse los iones.

[pic 3]^[1]
[pic 4]

Las celdas electrolíticas, por otro lado, utilizan electrolitos y una fuente de energía eléctrica para producir determinadas reacciones químicas no espontaneas. Una celda electrolítica contiene ciertos elementos fundamentales como son una corriente directa, dos electrodos y una solución de electrolitos (Díaz, 2002). Dentro de cualquier celda electrolítica la fuente de corriente directa separará los electrones de un electrodo y los llevará hacia el otro. Durante este proceso uno de los electrodos quedará con una carga negativa (cátodo) y otro con carga positiva (ánodo). Los iones positivos migrarán hacia el cátodo y aceptan sus electrones por lo que se genera una reducción. En otro electrodo, es decir el ánodo, se tendrá la presencia de los iones negativos del electrolito, por lo que se llevará a cabo la oxidación.

[pic 5]^[2]

Celda electrolítica sencilla.

Un de las principales aplicaciones de una celda electrolítica es la galvanoplastia de plata sobre utensilios elaborados con metales (Daub & Seese, 1996). Dentro de este proceso los utensilios metálicos actuaran como cátodo y la plata pura como ánodo; regularmente dentro de este proceso el electrolito es una sal soluble de plata. Los iones de plata producidos en el ánodo migran hacia el cátodo formando un depósito de plata sobre los utensilios.

Las principales diferencias entre una celda electrolítica y una celda galvánica son que dentro de las galvánicas las reacciones usadas son todas de carácter espontaneo por lo que no se necesita una fuente de corriente eléctrica principal, es decir, una celda galvánica está en capacidad de producir su propia corriente eléctrica y almacenarla, es por eso que uno de sus usos más comunes es dentro de la elaboración de baterías. Por otro lado, en las celdas electrolíticas se necesitará una corriente eléctrica que funciones como catalizador para llevar a cabo una reacción química no espontanea, donde más que una corriente eléctrica lo que se producirá es la migración de iones ya sea al cátodo o al ánodo.

...