ELECTROQUIMICA

INTRODUCCIÓN

La electroquímica, estudia los cambios químicos que producen una corriente eléctrica y la generación de electricidad mediante reacciones químicas. Es por ello, que el campo de la electroquímica ha sido dividido en dos grandes secciones. La primera de ellas es la Electrólisis, la cual se refiere a las reacciones químicas que se producen por acción de una corriente eléctrica. La otra sección se refiere a aquellas reacciones químicas que generan una corriente eléctrica, éste proceso se lleva a cabo en una celda o pila galvánica.

Los procesos electroquímicos industriales están entre las tecnologías químicas más interesantes e innovadoras, particularmente en los casos en que se busquen síntesis de bajo costo de productos de pequeña escala, alta pureza y alto valor agregado (productos de la química fina). Las características singulares de los procesos electroquímicos son que el electrodo actúa como un catalizador fácilmente reciclable a través del reactivo químico más económico, el electrón, que actúa en condiciones normales de temperatura y presión y puede ser fácilmente controlado.

ELECTROQUÍMICA

Parte de la química que trata de la relación entre las corrientes eléctricas y las reacciones químicas, y de la conversión de la energía química en eléctrica y viceversa. En un sentido más amplio, la electroquímica es el estudio de las reacciones químicas que producen efectos eléctricos y de los fenómenos químicos causados por la acción de las corrientes o voltajes.

IMPORTANCIA DE LA ELECTROQUÍMICA

La electroquímica es vital, pues mediante este tipo de reacciones se llevan a cabo los procesos que generan electricidad o en caso contrario, son producidos como consecuencia de ella. Esta disciplina es muy versátil y lo mismo se puede aplicar en un método de análisis, en dispositivos de generación y almacenamiento de energía, que en el diseño y la evaluación de un proceso que prevenga o contrarreste la contaminación del agua y del suelo.

Existe la posibilidad de llevar a cabo una amplia gama de conversiones electroquímicas:

Empleo de equipos simples y poco costosos (el precio de la electricidad aumenta menos rápidamente que el de las drogas químicas).

1. Los métodos electroquímicos son rápidos, de fácil control automático y resultan en buenos rendimientos.

2. Simplicidad de trabajo: no se forman subproductos que luego deban ser eliminados al aislar y purificar la droga deseada, evitándose operaciones de extracción lo que disminuye el costo de fabricación.

3. Mayor eficiencia que con reactivos químicos oxidantes o reductores convencionales

4. los métodos electroquímicos son particularmente "verdes" (el reactivos es/son el/los electrón/es y el electrón es un reactivo no contaminante)

5. Se puede trabajar a temperatura ambiente, favoreciéndose ciertas reacciones difíciles variando su velocidad de reacción por modificación del potencial aplicado al electrodo de trabajo (Eapl).

6. Los procesos son más selectivos (el uso del potenciostato permite mantener el Eapl en un valor fijo previamente seleccionado).

7. Hay muchas reacciones que sólo pueden llevarse a cabo electroquímicamente.

RESEÑA HISTÓRICA DE LA ELECTROQUÍMICA

En la historia de la electroquímica no se puede dejar de hacer referencia a los primeros científicos que utilizaron la electricidad para sus experimentos. El más antiguo de ellos fue William Gilbert (1544-1603), quien descubrió el magnetismo por el paso de una corriente eléctrica, seguido de Otto von Guericke (1602-1686), quien construyó el primer generador de electricidad en su natal Alemania. A mediados del siglo xvi, el francés Charles Françoise de Cisternay du Fay (1698-1739) estableció que la electricidad podía tener dos signos: el positivo y el negativo, e incluso la explicó como dos tipos de fluido, el fluido positivo y el fluido negativo. No pasó mucho tiempo para que Benjamin Franklin (1706-1806) contradijera esta teoría y la rebatiera insistiendo en que la electricidad era sólo de un tipo de fluido. Posteriormente, aparecieron las disertaciones de Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806), quien dictó la ley de la atracción y repulsión electrostática en 1781, y en su honor se denominó la unidad de carga como el coulomb, representado por una letra C en el Sistema Internacional (si) de unidades.

El primer hecho histórico relacionado con la electroquímica y que trascendió en el estudio de la interacción de la electricidad con las reacciones químicas se atribuye al anatomista y médico italiano Luigi Galvani (1737-1798), quien propuso la existencia de “la electricidad animal”. Galvani publicó su ensayo titulado De Viribus Electricitatis in Motum Musculari Commentarius, donde propuso que el tejido animal tenía una fuerza vital desconocida que activaba los nervios y músculos cuando se tocaban con un metal. Esto lo demostró innumerables ocasiones utilizando las ancas de una rana muerta e incluso ranas vivas. En sus experimentos se pudo constatar que la contracción de los músculos se manifestaba por el paso de una corriente eléctrica. Independientemente de la veracidad de la fuerza vital desconocida, la contribución de Galvani fue determinante en el avance de las neurociencias. Por otra parte, el nombre de Galvani se asoció con el término “galvanizado”, que significa la formación de un recubrimiento protector sobre un metal por el paso de una corriente, creando una protección contra el fenómeno de corrosión de los materiales metálicos.

A inicios del siglo xix, se llevan a cabo los trabajos de Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (1745-1827), profesor de filosofía natural en la Universidad de Pavia, Italia, que sirvieron de piedra angular para una serie de definiciones en física y electroquímica. Su fama creció cuando contradijo la hipótesis de Galvani y confirmó que no existe un tipo de electricidad animal, sino que la electricidad que hacía contraer los músculos de la rana se debía a la composición de los materiales de los cables que se utilizaban a los extremos de las ancas. Es decir, uno de los alambres era Cu y el otro era Zn y, en realidad, la electricidad fluía debido a la diferencia de potencial eléctrico de los dos metales. De hecho el dispositivo utilizado por Volta se conoce como la “pila voltaica”, cuyos electrodos son precisamente discos de Cu y Zn sumergidos en una solución que contiene iones que transportan la carga eléctrica en solución. En honor a Volta, se asignó la unidad de potencial eléctrico al Volt, V, en el si de unidades. La pila voltaica sirvió también para introducir la idea de la conducción iónica que es un mecanismo

...