Electroquimica

• Fuerza electromotriz (FEM)

La fuerza electromotriz (FEM) (Representado con el símbolo griego ) es toda causa capaz de mantener una diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito abierto o de producir una corriente eléctrica en un circuito cerrado. Es una característica de cada generador eléctrico. Con carácter general puede explicarse por la existencia de un campo electromotor cuya circulación, , define la fuerza electromotriz del generador.

Se define como el trabajo que el generador realiza para pasar por su interior la unidad de carga positiva del polo negativo al positivo, dividido por el valor en Culombios de dicha carga.

Esto se justifica en el hecho de que cuando circula esta unidad de carga por el circuito exterior al generador, desde el polo positivo al negativo, es necesario realizar un trabajo o consumo de energía (mecánica, química, etcétera) para transportarla por el interior desde un punto de menor potencial (el polo negativo al cual llega) a otro de mayor potencial (el polo positivo por el cual sale).

La FEM se mide en voltios, al igual que el potencial eléctrico.

Por lo que queda que:

Se relaciona con la diferencia de potencial entre los bornes y la resistencia interna del generador mediante la fórmula (el producto es la caída de potencial que se produce en el interior del generador a causa de la resistencia óhmica que ofrece al paso de la corriente). La FEM de un generador coincide con la diferencia de potencial en circuito abierto.

La fuerza electromotriz de inducción (o inducida) en un circuito cerrado es igual a la variación del flujo de inducción del campo magnético que lo atraviesa en la unidad de tiempo, lo que se expresa por la fórmula (Ley de Faraday). El signo - (Ley de Lenz) indica que el sentido de la FEM inducida es tal que se opone al descripto por la ley de Faraday ( ).

• Sobrepotencial

Es común describir el estado de un electrodo no en función de su potencial, sino en función de su sobrepotencial que, para un valor i de la densidad de corriente se representa como hi y se define como:

i  Ei - Eeq

Esto es:

El sobrepotencial de un electrodo hi es la diferencia de su potencial cuando por él circula una corriente de densidad i y su potencial de equilibrio.

El alejamiento del potencial de equilibrio por la transferencia neta de carga (y por lo tanto por el pasaje de corriente) se denomina polarización. La medida de la polarización, es decir, la magnitud que indica cuan alejado está el sistema del equilibrio se denomina sobrepotencial, y se determina como la diferencia entre el potencial del electrodo cuando circula una densidad de corriente j y el potencial cuando no circula corriente:

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Los sobrepotenciales poseen valores significativos cuando las reacciones electroquímicas involucran el desprendimiento de gases, oxidación o reducción de moléculas orgánicas o transferencia de más de dos electrones simultáneamente. En cambio son pequeños en la electrodeposición y electrodisolución de metales.

La aparición de un sobrepotencial implica un apartamiento del estado de equilibrio. Para que se produzca la reacción electroquímica deben darse una serie de fenómenos que pueden agruparse en principio en cuatro categorías:

 transferencia de carga (que involucra la reacción de transformación)

 transferencia de masa hacia y desde el electrodo

 reacciones químicas anteriores o posteriores a la transferencia de carga

 “fenómenos de superficie” que incluyen fenómenos de formación o ruptura de una red cristalina, formación de óxidos, formación de burbujas en desprendimientos de un gas.

Cada una de estas etapas puede dar lugar a un sobrepotencial, originado de la irreversibilidad de la etapa considerada. El sobrepotencial total será la suma de todos estos. Cuidando una serie de parámetros experimentales o eligiendo con cuidado la reacción a realizar, se pueden disminuir los mismos hasta hacer despreciables la mayoría de los sobrepotenciales.

• Ecuación de Nernst

La ecuación de Nernst se utiliza para calcular el potencial de reducción de un electrodo cuando las condiciones no son las estándar (concentración 1 M, presión de 1 atm, temperatura de 298 K ó 25 ºC). Se llama así en honor al científico

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