METODOS ELECTRICOS

METODOS ELECTRICOS
METODOS ELECTRICOS
Los métodos eléctricos de análisis tienen en cuenta las relaciones entre los
fenómenos químicos y eléctricos. Son particularmente útiles en la química del agua,
puesto que ofrecen monitoría y registros continuos. El medidor de pH es
probablemente el método de análisis más usado. En este método, se insertan en la
solución un electrodo de vidrio y otro de referencia, y el potencial o voltaje eléctrico
que existe entre ellos es una medida de la concentración de iones hidrógeno en la
solución. Los métodos que se basan en este principio son los potenciómetros.
En otros métodos eléctricos, se introduce en la solución los electrodos
adecuados y se aplica un pequeño voltaje determinado. La corriente que fluye
depende de la composición de la solución y, en consecuencia, se puede utilizar para
hacer mediciones analíticas. Los métodos que se basan en este principio son los
polarográficos.
Celda electroquímica
Una celda electroquímica es un dispositivo capaz de obtener energía eléctrica a
partir de reacciones químicas, o bien, de producir reacciones químicas a través de la
introducción de energía eléctrica. Un ejemplo común de celda electroquímica es la
"pila" estándar de 1,5 voltios. En realidad, una "pila" es una celda galvánica simple,
mientras una batería consta de varias celdas conectadas en serie.
Hay dos tipos fundamentales de celdas y en ambas tiene lugar una reacción redox, y la
conversión o transformación de un tipo de energía en otra:
Cuba electrolítica, mostrando los electrodos y la fuente de alimentación que genera la
corriente eléctrica.
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La celda voltaica transforma una reacción química espontánea en una corriente
eléctrica, como las pilas y baterías. También reciben los nombres de celda
galvánica, pila galvánica o pila voltaica. Son muy empleadas por lo que la
mayoría de los ejemplos e imágenes de este artículo están referidos a ellas.
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La celda electrolítica transforma una corriente eléctrica en una reacción
química de oxidación-reducción que no tiene lugar de modo espontáneo. En
muchas de estas reacciones se descompone una sustancia química por lo que
dicho proceso recibe el nombre de electrolisis. También reciben los nombres de
celda electrolítica o cuba electrolítica. A diferencia de la celda voltaica, en la
célula electrolítica, los dos electrodos no necesitan estar separados, por lo que
hay un sólo recipiente en el que tienen lugar las dos semirreacciones.
Las semiceldas o semireacciones en una celda voltaica
La pila de Bunsen, inventada por Robert Bunsen.
Una celda galvánica o celda voltaica consta de dos semiceldas conectadas
eléctricamente mediante un conductor metálico, y también mediante un puente
salino. Cada semicélula consta de un electrodo y un electrolito. Las dos semicélulas
pueden utilizar el mismo electrolito, o pueden utilizar electrolitos diferentes. Las
reacciones químicas en la celda pueden implicar al electrolito, a los electrodos o a una
sustancia externa (como en las pilas de combustible que puede utilizar el hidrógeno
gaseoso como reactivo). En una celda voltaica completa, las especies químicas de una
semicelda pierden electrones (oxidación) hacia su electrodo mientras que las especies
de la otra semicelda ganan electrones (reducción) desde su electrodo. Un puente
salino se emplea a menudo para proporcionar un contacto iónico entre las dos medias
celdas con electrolitos diferentes, para evitar que las soluciones se mezclen y
provoquen reacciones colaterales no deseadas.[1] Este puente salino puede ser
simplemente una tira de papel de filtro empapado en solución saturada de nitrato de
potasio. Otros dispositivos para lograr la separación de las disoluciones son vasijas
porosas y disoluciones gelificadas. Un recipiente poroso se utiliza en la pila de Bunsen
(derecha).
También se les denomina semirreacciones pues en cada una de ella tiene lugar
una parte de la reacción redox:
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La pérdida de electrones (oxidación) tiene lugar en el ánodo.
La ganancia de electrones (reducción) en el cátodo.
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Reacción de equilibrio
Cada semicelda tiene una tensión característica llamada potencial de semicelda
o potencial de reducción. Las diferentes sustancias que pueden ser escogidas para
cada semicelda dan lugar a distintas diferencias de potencial de la celda completa, que
es el parámetro que puede ser medido. No se puede medir el potencial de cada
semicelda, sino la diferencia entre los potenciales de ambas. Cada reacción está
experimentando una reacción de equilibrio entre los diferentes estados de oxidación
de los iones; cuando se alcanza el equilibrio, la célula no puede proporcionar más
tensión. En la semicelda que está sufriendo la oxidación, cuanto más cerca del
equilibrio se encuentra el ion/átomo con el estado de oxidación más positivo, tanto
más potencial va a dar esta reacción. Del mismo modo, en la reacción de reducción,
cuanto más lejos del equilibrio se encuentra el ion/átomo con el estado de oxidación
más negativo, más alto es el potencial
Potenciales de electrodo y fuerza electromotriz de una pila
El potencial o fuerza electromotriz de una pila se puede predecir a través de la
utilización de los potenciales de electrodo, las tensiones de cada semicelda. (Ver tabla
de potenciales de electrodo estándar). La diferencia de voltaje entre los potenciales de
reducción de cada electrodo da una predicción para el potencial medido de la pila.
Los potenciales de pila tienen un rango posible desde 0 hasta 6 voltios. Las pilas
que usan electrolitos disueltos en agua generalmente tienen potenciales de celda
menores de 2,5 voltios, ya que los oxidantes y reductores muy potentes, que se
requerirían para producir un mayor potencial, tienden a reaccionar con el agua.
Un electrodo es un conductor utilizado para hacer contacto con una parte no
metálica de un circuito, por ejemplo un semiconductor, un electrolito, el vacío (en una
válvula termoiónica), un gas (en una lámpara de neón), etc. La palabra fue acuñada por
el científico Michael Faraday y procede de las voces griegas elektron, que significa
ámbar y de la que proviene la palabra electricidad y hodos, que significa camino
A nivel químico, se entiende por electrodo, cada una de las superficies donde se
produce un proceso redox
Ánodo y Cátodo en Celdas Electroquímicas
Un electrodo en una celda electroquímica se refiere a cualquiera de los dos
conceptos, sea ánodo o cátodo, que también fueron acuñados por Faraday. El ánodo
es definido como el electrodo al cual los electrones vienen de la celda y ocurre la
oxidación, y el cátodo es definido como el electrodo en el cual los electrones entran a
la celda y ocurre la reducción. Cada electrodo puede convertirse en ánodo o cátodo
dependiendo del voltaje que se aplique a la celda. Un electrodo bipolar es un electrodo
que funciona como ánodo en una celda y como cátodo en otra.
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Celda Primaria
Una celda primaria es un tipo especial de celda electroquímica en la cual la
reacción no puede ser revertida, y las identidades del ánodo y cátodo son, por lo tanto,
fijas. El Ánodo siempre es el electrodo negativo. La celda puede ser descargada pero
no recargada.
Celda Secundaria
Una celda secundaria, una batería recargable por ejemplo, es una celda en que
la reacción es reversible. Cuando la celda está siendo cargada, el ánodo se convierte en
el electrodo positivo (+) y el cátodo en el negativo (-). Esto también aplica apara la
celda electrolítica. Cuando la celda está siendo descargada, se comporta como una
celda primaria o voltaica, con el ánodo como electrodo negativo y el cátodo como
positivo. Típicas celdas secundarias son el acumulador de plomo o de Planté,
constituido por Pb(0) y PbO2 en ácido sulfúrico, o los acumuladores de Ni-Cd o Ni-HMe
En un tubo de vacío o un semiconductor polarizado (diodos, capacitores
electrolíticos) el ánodo es el electrodo positivo (+) y el cátodo el negativo (-). Los
electrones entran al dispositivo por el cátodo y salen por el ánodo.
En una celda de tres electrodos, un electrodo auxiliar es usado sólo para hacer
la conexión con el electrolito para que una corriente pueda ser aplicada al electrodo en
curso. El electrodo auxiliar esta usualmente hecho de un material inerte, como un
metal noble o grafito. Hecho por Anthony QC