Electroquimica

La Electroquímica trata de la interrelación de los fenómenos químicos y eléctricos, así como del estudio de las propiedades eléctricas de las soluciones de los electrolitos, estableciendo una relación entre la acción química y eléctrica de tales sistemas.

Conducción electrolítica

Se denominan conductores de primera especie o electrónicos a los metales sólidos o fundidos y ciertas sales sólidas (sulfuro cúprico, sulfuro de cadmio) que conducen la corriente eléctrica sin experimentar alteración alguna. En estas sustancias, la conducción tiene lugar por emigración directa de los electrones a través del conductor bajo la influencia de un potencial aplicado. Aquí, los átomos o iones que componen el conductor, permanecen en sus lugares.

Los conductores de segunda especie o electrolíticos son los que experimentan transformación química al paso de la corriente eléctrica como las soluciones de electrolitos fuertes y débiles, sales fundidas y también algunas sales sólidas como el cloruro de sodio y el nitrato de plata. La transferencia electrónica tiene lugar por migración iónica. Esta migración involucra no sólo una transferencia de electricidad sino también el transporte de materia de una parte a otra del conductor.

Además, el flujo de corriente en los conductores electrolíticos va siempre acompañado de cambios químicos en los electrodos que son muy característicos y específicos de las sustancias que componen el conductor y los electrodos.

Celda electroquímica

Una celda electroquímica simple contiene un par de electrodos de material inerte, por ejemplo platino, conectados a una fuente de corriente y sumergidos en una solución acuosa de un conductor de segunda especie. El electrodo conectado al lado negativo de la fuente se denomina cátodo y es aquel por el cual entran los electrones a la solución procedentes de la fuente, por ejemplo, una batería. Al mismo tiempo, el electrodo conectado al lado positivo de la batería se denomina ánodo, por el cual salen los electrones de la solución y regresan a la batería.

Al cerrar el circuito, los iones negativos o aniones, emigran hacia el ánodo en donde se oxidan, mientras que los iones positivos o cationes van hacia el cátodo en donde se reducen, Como estas partículas están cargadas, su movimiento constituye una comente eléctrica. Los aniones se mueven hacia el ánodo y de aquí que los electrones son transportados por estos iones desde el cátodo. De nuevo, como el transporte de electricidad positiva hacia el cátodo puede considerarse un flujo de electricidad negativa hacia el ánodo, la migración de los cationes hacia el cátodo es equivalente al flujo de electrones en dirección opuesta. En consecuencia, el resultado neto de la migración es un desplazamiento de los electrones por la solución en la dirección de la corriente y cada ión transporta una parte de la comente total de electricidad a través de la solución. El proceso del paso de corriente por un conductor electrolítico con todos los cambios químicos y migratorios asociados, se denomina electrólisis.

Electrolisis

Es el proceso químico producido por la corriente eléctrica sobre los iones, oxidandolos o reduciendolos al quitarles o cederles electrones. Realmente el dispositivo (célula o cuba electrolítica) es el opuesto a una pila (célula galvánica) ya que mientras que una pila es un dispositivo en el cual se obtiene una corriente eléctrica a partir de una reacciónquímica, la célula electrolítica es un dispositivo en el cual por medio de la corriente eléctrica se produce unadeterminada reacción química.

En una cuba electrolítica la reacción que tiene lugar no es espontánea sinoque se provoca mediante la aplicación de la energía eléctrica procedente de unafuente exterior. Las electrolisis se efectúan aplicando un voltaje a unoselectrodos inertes sumergidos en la disolución lo cual da lugar a ladescomposición del compuesto presente en la disolución en sus elementos.

Los dos electrodos de una cuba electrolítica, se identifican de la misma formaque en una pila electroquímica: en el ÁNODO se produce la oxidación, mientrasque en el CÁTODO se produce la reducción

Leyes de Faraday sobre la electrólisis

Las dos leyes de Faraday se refieren a las masas de sustancias depositadas en los electrodos de una celda durante la electrólisis y pueden resumirse en la siguiente fórmula siendo m, los gramos de elemento depositado en un electrodo, PA, el peso atómico del elemento y z, su valencia, F es la constante de Faraday cuyo valor es 96500 culombios / eq-g, PE es el peso equivalente-gramo del elemento, Q la carga eléctrica en culombios, I la intensidad de la corriente en amperios y t el tiempo en segundos

La Primera Ley de Faraday dice: "La masa de un elemento depositado en cualquiera de los electrodos durante la electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de carga eléctrica que pasa a través del electrolito". La Segunda Ley de Faraday dice: "Las masas de diferentes sustancias producidas por el paso de una corriente son directamente proporcionales a sus pesos equivalentes". También se puede establecer esta ley diciendo que: “La misma cantidad de electricidad producirá cantidades equivalentes químicamente de todas las sustancias". Más aún, el paso de noventa y seis mil quinientos culombios (Un Faraday) separa un equivalente químico de cualquier elemento.

Números de transporte o transferencia

Se define como número de transporte o transferencia, la fracción de corriente total transportada por cada uno de los iones en una solución. La fracción de corriente que transporta un ión depende de la velocidad de su movimiento migratorio. Se deduce de la definición, que la suma de los números de transporte para catión y anión es igual a uno.

Conductancia electrolítica

La resistencia de un conductor electrolítico al paso de la corriente se puede determinar mediante la Ley de Ohm, pero es costumbre en vez de hablar de resistencia hacerlo de la conductancia, que es simplemente el recíproco de la resistencia eléctrica.

Se sabe que la resistencia de un conductor cualquiera es directamente proporcional a su longitud e inversamente proporcional al área de su sección transversal y que según sea la naturaleza y características del conductor así será el valor su propiedad denominada resistividad o resistencia. Es decir, siendo R la resistencia en ohmios, l la longitud en cm, A el área en cm2 y ρ la resistividad o resistencia específica en ohmio-cm

Así como la conductancia electrolítica de un conductor se define como el inverso de su resistencia, la conductancia específica de un conductor se define como el inverso de su resistividad,

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