Serie Galvanica Y Potencial De Reduccion

Introducción.

El presente trabajo tiene como finalidad ampliar los conocimientos teóricos que se imparten en la cátedra, mediante la investigación bibliográfica de este tema.

Se pretende con ello enfocar varios puntos de sobre un tema de importancia como lo son la serie galvánica y los potenciales de reducción.

La serie galvánica (o serie electropotential) determina el grado de nobleza o inercia química de los metales y semimetales.

El Potencial de electrodo, Potencial de reducción o Potencial REDOX es como se le conoce a una celda galvánica que produce por la reacción de la celda que no está en equilibrio.

Dichos puntos forman parte del fenómeno natural conocido como corrosión. En la siguiente investigación nos propondremos plantear de forma clara y concreta todo lo referente a estos puntos.

Esperamos sea de fácil entendimiento al lector.

Esquema.

 Serie galvánica. (Tabla)

• Galvanizado.

• Corrosión galvánica.

• Pila galvánica.

 Potencial de reducción.

• Descarga de una celda galvánica.

• Tipos de electrodo.

• Definición de potencial de electrodo y potencial estándar de electrodo.

• Tabla de potencial estándar de reducción.

Desarrollo.

 Serie galvánica.

La serie galvánica (o serie electropotential) determina el grado de nobleza o inercia química de los metales y semimetales. A la inversa, dicha serie mide la tendencia de dichos materiales para sufrir corrosión. Cuando dos metales están sumergidos en un electrolito, a la vez que están conectados eléctricamente, el menos noble (base) experimentará una corrosión galvánica. La velocidad de corrosión galvánica se determina por el electrolito y la diferencia en la nobleza, que se puede apreciar en esta serie. La diferencia de nobleza se puede cuantificar a partir de la diferencia de sus potenciales de corrosión. La reacción galvánica entre dos metales es una reacción redox y es el principio en que se basan las pilas.

Los metales más nobles aparecen en la parte superior y, puestos en contacto con otros que aparecen más abajo dentro de una disolución de electrolito, son capaces de corroerlos.

La siguiente es la serie galvánica para agua de mar estancada (es decir, con bajo contenido de oxígeno). El orden puede cambiar en diferentes ambientes.

o Grafito

o Paladio

o Platino

o Oro

o Plata

o Titanio

o Acero inoxidable 316 (pasivo)

o Acero inoxidable 304 (pasivo)

o Bronce de silicio

o Acero inoxidable 316 (activo)

o Monel 400

o Bronce fosforado

o Latón Almirantazgo

o Cuproníquel

o Molibdeno

o Latón

o Latón chapado

o Latón amarillo

o Latón naval 464

o Uranio (8% Mo)

o Niobio (1% Zr)

o Wolframio o tungsteno

o Acero inoxidable 304 (activo)

o Tantalio

o romo chapado

o Níquel (pasivo)

o Cobre

o Níquel (activo)

o Hierro fundido

o Acero

o Plomo

o Estaño

o Indio

o Aluminio

o Uranio (puro)

o Cadmio

o Berilio

o Recubrimiento de zinc

o Magnesio

• Galvanizado.

Es el proceso electroquímico por el cual se puede cubrir un metal con otro. Se denomina galvanización pues este proceso se desarrolló a partir del trabajo de Luigi Galvani, quien descubrió en sus experimentos que si se pone en contacto un metal con una pata cercenada a una rana, ésta se contrae como si estuviese viva, luego descubrió que cada metal presentaba un grado diferente de reacción en la pata de rana, por lo tanto cada metal tiene una carga eléctrica diferente.

Más tarde ordenó los metales según su carga y descubrió que puede recubrirse un metal con otro, aprovechando esta cualidad (siempre depositando un metal de carga mayor sobre otro de carga menor).

De su descubrimiento se desarrolló más tarde el galvanizado, la galvanotecnia, y luego la galvanoplastia.

La función del galvanizado es proteger la superficie del metal sobre el cual se realiza el proceso. El galvanizado más común consiste en depositar una capa de zinc (Zn) sobre hierro (Fe); ya que, al ser el zinc más oxidable, menos noble, que el hierro y generar un óxido estable, protege al hierro de la oxidación al exponerse al oxígeno del aire. Se usa de modo general en tuberías para la conducción de agua cuya temperatura no sobrepase los 60 °C ya que entonces se invierte la polaridad del zinc respecto del acero del tubo y este se corroe en vez de estar protegido por el zinc.

Existen varios procesos para recubrir de zinc el acero. Los principales son:

o La galvanización en caliente,

o La galvanización en frío,

o El metalizado por pistola,

o El zincado electrolítico y

o El galvanizado por laminación.

• Corrosión galvánica.

Es la más común de todas y se establece cuando dos metales distintos entre sí actúan como ánodo uno de ellos y el otro como cátodo. Aquel que tenga el potencial de reducción más negativo procederá como una oxidación y viceversa aquel metal o especie química que exhiba un potencial de reducción más positivo procederá como una reducción. Este par de metales constituye la llamada pila galvánica. En donde la especie que se oxida (ánodo) cede sus electrones y la especie que se reduce (cátodo) acepta los electrones.

• Pila galvánica.

La pila galvánica (o celda galvánica) también es llamada pila voltaica, desde que Alessandro Volta inventó la pila de Volta, la primera batería eléctrica. En el uso común, la palabra "batería" incluye a una pila galvánica única, pero una batería propiamente dicha consta de varias celdas.

En 1780, Luigi Galvani descubrió que cuando dos metales diferentes (cobre y zinc, por ejemplo) se conectaban entre sí y, a continuación, ambos tocaban diferentes partes de un nervio de un anca de rana, al mismo tiempo, hacían que se contrajese de la pierna.[4] Llamó a esta "electricidad animal". La pila voltaica inventada por Alessandro Volta en 1800 es similar a la pila galvánica. Estos descubrimientos allanaron el camino para las baterías eléctricas.

Descripción:

Una pila galvánica consta de dos semipilas (denominadas también semiceldas o electrodos). En su forma más simple, cada semipila consta de un metal y una solución de una sal del metal. La solución de la sal contiene un catión del metal y un anión 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. Para dos metales A y B:

A n+ + n e- A

B m+ + m e- B

m A + n B m+ n B + m A n+

Esto no es toda la historia ya que los aniones también deben ser transferidos de una semicelda a la otra. Cuando un metal se oxida en una semipila, deben transferirse aniones a la semipila para equilibrar la carga eléctrica del catión producido. Los aniones son liberados de la otra semipila cuando un catión se reduce al estado metálico. Por lo tanto, el puente salino o la membrana porosa sirven tanto para mantener las soluciones separadas como para permitir el flujo de aniones en la dirección opuesta al flujo de electrones en el cable de conexión de los electrodos.

El voltaje de la pila galvánica es la suma de los potenciales de las dos semipilas. Se mide conectando un voltímetro a los dos electrodos. El voltímetro tiene una resistencia muy alta, por lo que el flujo de corriente es realmente insignificante. Cuando un dispositivo como un motor eléctrico se conecta a los electrodos fluye una corriente eléctrica y las reacciones redox se producen en ambas semipilas. Esto continuará hasta que la concentración de los cationes que se reducen se aproxime a cero.

Para la pila Daniell, representada en la figura, los dos metales son zinc y cobre y las dos sales son los sulfatos del metal correspondiente. El zinc es el metal más reductor de modo que cuando un dispositivo se conecta a ambos electrodos, la reacción electroquímica es

Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu

El electrodo de zinc se disuelve y el cobre se deposita en el electrodo de cobre. Por definición, el cátodo es el electrodo donde tiene lugar la reducción (ganancia de electrones), por lo que el electrodo de cobre es el cátodo. El cátodo atrae cationes, que tienen una carga positiva., por lo que el cátodo es el electrodo negativo. En este caso el cobre es el cátodo y el zinc es el ánodo.

Las

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