Electroquimica

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

“FRANCISCO DE MIRANDA”.

”NUCLEO EL SABINO”

AREA DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE MECÀNICA Y

TECNOLOGIA DE LA PRODUCCIÒN

Practica Nº 1

Realizado por:

Jeimy Hernández

C.I. 20.550.535

Ciencias de los materiales

Sección: 51

Punto Fijo, 12 de Enero de 2012

Electroquímica

La electroquímica es una rama de la química que estudia la interrelación de los fenómenos químicos y eléctricos, estableciendo una relación entre la acción química y la eléctrica. El flujo de electrones que atraviesa un material desde un punto a otro se denomina corriente eléctrica. Cuando la concentración de electrones se iguala en ambos puntos, cesa la corriente eléctrica. El material por el cual fluyen los electrones se denomina conductor.

Los conductores pueden ser de dos tipos: conductores electrónicos o metálicos, y electrones electrolitos. En los conductores electrónicos, la conducción tiene lugar por migración directa de los electrones a través del conductor, bajo la influencia de un potencial aplicado.

En los conductores electrolitos, que incluyen soluciones de electrolitos fuertes y débiles, sales fundidas y también algunas sales sólidas como el cloruro de sodio, la transferencia electrónica se realiza por migración iónica, positiva y negativa hacia los electrodos.

Celdas Electroquímicas

Es un dispositivo simple de dos electrodos, sumergidos en un electrolito, capaz de originar energía eléctrica por medio de una reacción química. Si se produce una reacción química por el paso de electricidad a través de ella, tenemos las celdas electrolíticas.

El principio fundamental que rige el comportamiento de las celdas electroquímicas en su carácter de fuentes de corriente eléctrica, está basado en las reacciones químicas que se llevan a cabo entre los electrodos sumergidos en las soluciones electrolíticas por efecto del paso de la corriente eléctrica. Bajo determinadas condiciones, las cuales son aprovechadas industrialmente, es cuando una celda se comporta como una fuente real de corriente eléctrica utilizable.

En dependencia de la estructura de la celda, las reacciones químicas pueden suceder, en unos casos, entre los electrodos, siendo la función del electrólito servir como medio de transporte de las cargas eléctricas; en otros casos las reacciones ocurren entre los electrodos y el electrólito, participando este último durante todo el tiempo que dure el proceso.

Electrodos de una celda

La celda electroquímica consta de dos electrodos, sumergidos en sendas disoluciones apropiadas, unidos por un puente salino y conectado por un voltímetro que permite el paso de los electrones.

Sus componentes característicos son:

Ánodo: es el electrodo sobre el que se produce la oxidación. El agente reductor pierde electrones por lo tanto se oxida.

Cu(s) Cu 2+ + 2e-

Cátodo: es el electrodo sobre el que se produce la reducción. El agente oxidante gana electrones y por tanto se produce.

Ag+ + e- Ag(s)

Celdas Galvànicas

Una celda galvánica es un sistema que permite obtener energía a partir de una reacción química de óxido-reducción. Dicha reacción es la resultante de 2 reacciones parciales (hemi-reacciones) en las cuales un elemento químico es elevado a un estado de oxidación superior (hemi-reacción de oxidación) a la vez que otro elemento es reducido a un estado de oxidación inferior (hemi-reacción de reducción). Estos cambios de estado de oxidación implican transferencia de electrones del elemento que se oxida al elemento que se reduce.

El diseño constructivo en una pila determina que cada una de estas 2 hemirreacciones ocurra en “compartimentos” independientes llamados hemiceldas. El medio que posibilita el transporte interno de carga eléctrica entre ambos compartimentos es una sustancia conductora llamada electrolito. A su vez, cada hemicelda está constituida por un electrodo metálico y una solución de una de las sales del metal.

Principio de funcionamiento

Una pila galvánica consta de dos semipilas. Cada semipila consta de un metal y una solución de una sal del metal. La solución de la sal contiene un catiòn del metal y un aniòn para equilibrar la carga del catión. En esencia, la semipila contiene el metal en dos estados de oxidación, y la reacción química en la semipila es una reacción redox, escrito simbólicamente en el sentido de la reducción como:

M n+ (especie oxidada) + n e- M (especie reducida)

En una pila galvánica de un metal es capaz de reducir el catión del otro y por el contrario, el otro catión puede oxidar al primer metal. Las dos semipilas deben estar separadas físicamente de manera que las soluciones no se mezclen. Se utiliza un puente salino o una placa porosa para separar las dos soluciones.

El número de electrones transferidos en ambas direcciones debe ser el mismo, así las dos semipilas se combinan para dar la reacción electroquímica global de la celda.

Los aniones también deben ser transferidos de una celda a otra. Ya que cuando un metal se oxida en una semipila, deben transferirse aniones a la semipila para equilibrar la carga eléctrica del catión producido.

El voltaje de la pila galvanica es la suma de los potenciales de la las dos semipilas, se mide con un voltímetro.

Representación esquemática de celdas galvànicas

En química utilizan frecuentemente una notación abreviada para describir las celdas electroquímicas. La celda del siguiente ejemplo se describe como:

Cu │ Cu2+ (0.0200M) ││ Ag+ (0.0200M) │Ag

Por convenio, una sola línea vertical indica un límite de fase, o interfase la cual se genera un potencial. Por ejemplo, la primera línea vertical en este esquema indica que un potencial se genera en el límite de fase entre el electrodo de cobre y la disolución de sulfato de cobre. La línea vertical doble representa dos límites de fase, una a cada extremo del puente salino. Un potencial de contacto-liquido se desarrolla en cada una de estas interfaces. Un potencial de contacto-líquido puede alcanzar hasta varios cientos de voltios pero puede ser tan pequeño que sea insignificante

...