Electroquimica

¿Qué es la electroquímica?

Electroquímica es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química.1 En otras palabras, las reacciones químicas que se dan en la interface de un conductor eléctrico (llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor) y un conductor iónico (el electrolito) pudiendo ser una disolución y en algunos casos especiales, un sólido.2

Michael Faraday, Químico inglés considerado el fundador de la electroquímica actual.

Si una reacción química es conducida mediante

una diferencia de potencial aplicada externamente, se hace referencia a una electrólisis. En cambio, si la caída de potencial eléctrico es creada como consecuencia de la reacción química, se conoce como un "acumulador de energía eléctrica", también llamado batería o celda galvánica.

Las reacciones químicas donde se produce una transferencia de electrones entre moléculas se conocen como reacciones redox, y su importancia en 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. En general, la electroquímica se encarga de estudiar las situaciones donde se dan reacciones de oxidación y reducción encontrándose separadas, físicamente o temporalmente, se encuentran en un entorno conectado a un circuito eléctrico. Esto último es motivo de estudio de la química analítica, en una subdisciplina conocida como análisis potencio métrico. Para mediados del siglo XIX, el modelamiento y estudio de la electroquímica, se vieron aclarados por Michael Faraday (leyes de la electrólisis) y John Daniell (pila dependiente solo de iones metálicos Zinc-Cobre). Hacia finales de siglo, dicha disciplina comenzó a influenciar campos tan importantes como las teorías de conductividad de electrolitos, presentado por Svante August Arrhenius y Friedrich Ostwald y subsecuentemente en el modelamiento matemático de las baterías por Walther Hermann Nernst.

A partir del siglo XX, la electroquímica permitió el descubrimiento de la carga del electrón por Millikan, y el establecimiento de la moderna teoría de ácidos y bases de Brønsted y Lowry, así como el estudio de disciplinas tan importantes como las áreas médicas y biológicas con la electroforesis, desarrollada por Arne Tiselius en 1937.

Dichas contribuciones han permitido que en la actualidad la electroquímica se emparente a temas tan diversos que van desde la electroquímica cuántica de Revaz Dogonadze o Rudolph A. Marcus, hasta las celdas fotovoltáicas y quimioluminiscencia.

Historia acerca de la primera pila.

Alejandro Volta estudió los efectos del entonces llamado "galvanismo" (la corriente eléctrica) y en 1800 comunicó por carta al presidente de la Royal Society de Londres la primera noticia de su invento: la pila o columna. Su nombre está relacionado con la forma del aparato, como puedes ver en la imagen.

Volta apiló discos de igual tamaño de cobre y de cinc, colocados de forma alterna, que llevan intercalados entre cada uno de ellos un paño humedecido. Esta "pila de discos" empieza y termina con discos de diferente tipo. Se produce un flujo eléctrico conectando con un alambre los discos situados en los extremos. Impregnando el paño en determinadas sales la corriente obtenida era mucho mayor, y también se producía diferente corriente utilizando otras combinaciones de metales.

Sus investigaciones le llevaron a obtener la conclusión de que algunas combinaciones de metales producían mayor efecto que otras y, con sus mediciones, hizo una lista del orden de eficacia.

Evolución de la pila

La pila ha ido evolucionando de muchas formas y van teniendo diferentes funciones y varios científicos o personas que descubrieron esto fueron dando a conocer sus creaciones a la sociedad, las cuales ha ayudado mucho a lo largo de la historia primero esta la batería antigua de Bagdad, en 1808 fue la pila voltaica, en 1836 la pila Daniell, en 1844 la pila Grove, 1859 la pila de plomo-ácido, la primera batería recargable, 1860 la celda de gravedad, 1866 la pila Leclanché, 1887 La pila de cinc-carbono, la primera celda seca, 1899 La batería de níquel-cadmio, 1903 la batería de níquel hierro, 1955 la batería alcalina común, después pila de mercurio, pila de óxido de plata, años 1970 la pila de níquel e hidrógeno, fines de 1980 el acumulador de níquel metal hidruro, años 1970 pila de litio, años.

Potencial de reducción

Las pilas producen una diferencia de potencial (Epila) que puede considerarse como la diferencia entre los potenciales de reducción de los dos electrodos que la conforman.

Consideraremos que cada semireacción de reducción viene dada por un potencial de reducción. Como en el cátodo se produce la reducción, en todas las pilas Ecatodo > Eánodo.

Cada pareja de sustancia oxidante-reductora tendrá una mayor o menor tendencia a estar en su forma oxidada o reducida. El que se encuentre en una u otra forma dependerá de la otra pareja de sustancia oxidante-reductora.

¿Qué especie se reducirá?

Sencillamente, la que tenga un mayor potencial de reducción.

Experimentalmente.

Potencial de los limones como uso de pila en un reloj digital.

¿Cómo funciona una batería de limón?

En este experimento contamos con dos electrodos de metal (tornillo y moneda) y un electrolito (jugo de limón). Los metales y algunos semiconductores, poseen lo que la química llama potencial normal de electrodo. Es un valor con el cual se mide la diferencia de potencial (voltaje) que generará ese metal, si se lo usa en conjunto con un electrodo estandarizado de hidrógeno. El jugo ácido del limón disuelve pequeñas cantidades de estos dos metales y sus electrones reaccionan unos con otros. Los iones cargados negativamente fluyen por los cables, creando una corriente eléctrica. (La electricidad consiste en el movimiento de los electrones). Esta demostración

...