celdas electroquimicas

CELDAS ELECTROQUIMICAS
ELECTROCHEMICAL CELLS
Carlos Andrés Ipiales Leiton
Universidad Nacional de Colombia, 174515 – Química
Presentado a: Jaime Villalobos
RESUMEN
Las celdas electroquímicas son dispositivos utilizados para se descomposición a través
de una corriente eléctrica producida por sustancias iónicas. Dicha corriente eléctrica es
producida por una reacción redox (de oxido reducción) espontanea, en donde la sustancia
reductora es separada de la oxidante, de modo que los electrones deben atravesar un
alambre. De la sustancia reductora hacia la oxídate. Al existir una diferencia de potencial
existe una transferencia de electrones, los cuales fluyen desde el ánodo hacia el cátodo.
Las celdas electroquímicas se utilizan principalmente con dos fines: transformar la energía
eléctrica en química y viceversa.
Palabras clave: electroquímica, agente oxidante, agente reductor, corriente eléctrica.
ABSTRACT
The cells electrochemistries are devices used for decomposition through an electrical
current produced by ionic substances. Electrical current happiness is produced by a
reaction redox (of oxide reduction) spontaneous, where the reducing substance is
separated of the oxidant, of way q the electrons must cross a wire. Of the reducing
substance towards oxídate. When existing a potential difference exists an electron
transfer, which flows from the anode towards the cathode. The cells electrochemistries are
used mainly with two aims: to vice versa transform the electrical energy into chemistry
and.
Key words: electrochemistry, oxidizing agent, reducing, current agent electrical.
INTRODUCCIÓN
Es muy difícil conocer el nacimiento de la
electroquímica, pues existen evidencias
que
indican, la existencia de baterías y
acumuladores de energía eléctrica,
desde
la
antigüedad. Estudios realizados en los
años 1930 demostraron la existencia de
baterías
en el imperio Parto, que probablemente
fueron
empleadas
para
la
electrodeposición o galvanizado de
piezas metálicas. Los antecedentes
acerca
del
conocimiento
de
la
electricidad en términos científico
vinieron muchos siglos después, gracias
a los trabajos con el magnetismo y los
principios de la electricidad de los siglos
XVII y XVIII dados tanto por William
Gilbert, llamado el padre del magnetismo
y por Otto von Guericke quien creó el
primer generador eléctrico, que producía
electricidad estática generando fricción
en un aparato en forma de esfera. Todo
ello sumado a los aportes de Charles
François de Cisternay du Fay (teoría de
la
polaridad),
Benjamín
Franklin
(electricidad
atmosférica),
CharlesAgustín de Coulomb (teoría de atracción
electrostática) en 1781 y los estudios de
Joseph Priestley en Inglaterra, se logró
pavimentar el camino para el nacimiento
científico de la electroquímica.
La electroquímica es una rama de la
química que estudia la transformación de
la energía eléctrica y la energía química.
Las reacciones químicas en donde se
tienen a cabo transferencia de electrones
se conocen como reacciones redox,
dentro de la electroquímica este proceso
es fundamental, puesto que estas son el
motor principal para la aparición de una
corriente eléctrica, o las reacciones son
producidas por la misma. Ya que la
electroquímica basa sus estudios en
estas reacciones ya sea q se encuentres
separadas físicamente o temporalmente,
se encuentran conectadas a un circuito
eléctrico, esto llevado hacia la química
analítica nos conlleva a una disciplina
conocida como la potenciometria.
CELDAS ELETROQUIMICAS
En una celda electroquímica teniendo en
cuenta la reacción que se lleve a cavo
dentro de ella, el agente reductor pierde
electrones por lo cual se oxida, el
electrodo donde se realiza la oxidación
se llama ánodo, por otro lado el agente
oxidante gana electrones por lo q se
reduce, este proceso se lleva a cabo en
el electrodo llamado cátodo. La corriente
eléctrica fluye del ánodo al cátodo puesto
q existe una diferencia de potencial entre
los electrodos, esta diferencia de
potencial se mide de forma experimental
con un voltímetro, esta medida nos da la
lectura del voltaje de celda, también
llamado fuerza electromotriz (fem) o
potencial de celda. Los electrodos
pueden ser de cualquier material se sea
conductor eléctricos, como los metales,
también es muy utilizado el grafito debido
a su gran conductividad y a su bajo
costo.
Estos
electrodos
pueden
subdividirse en dos grupos en relación
con la función a que ellos concierne en e
aparato
necesario
para
cada
determinación
un
primer
grupo
comprende los electrodos destinados a
ser emparejados cada vez con semielementos, en la pila cuyas variaciones
de potencial se quiere seguir, y por el fin
a que son destinados se llaman
electrodos de comparación. Otro grupo
demasiado numeroso son los electrodos
capases de revelar las variaciones de
potencial en la disolución, dichos
electrodos reciben el nombre de
electrodos indicadores. Para completar el
circuito las disoluciones se conectan
mediante un conductor pro el que pasan
los cationes y aniones, también llamado
puente salino. Los cationes (iones con
carga positiva) disueltos se mueven
hacia el ánodo y los aniones hacia el
cátodo,, la corriente eléctrica fluye del
ánodo al cátodo puesto que hay una
diferencia de potencial entre los dos
electrolitos.
VARIABLES QUE INTERVIENEN EN
UNA REACCION ELECTROQUIMICA:
coulomb (C), que es la unidad práctica
de carga (Q) y se define como la
cantidad de electricidad que pasa a
través de una sección transversal dada
de un conductor en un segundo, cuando
la corriente es un ampere. El ampere (A)
es la unidad de intensidad de corriente
eléctrica (I). Un ampere es igual a un
coulomb/segundo. Entonces,
Intensidad = carga / tiempo = Q / t
Q = It
El ohm (O) es la unidad de resistencia
eléctrica (R). Se puede expresar en
función de la resistencia específica
mediante la ecuación:
Resistencia
(ohm)
=
resistencia
específica x (longitud (cm.) /Área (cm²)
Para describir una celda se utiliza la
siguiente notación: en primer lugar se
escribe el material del electrodo negativo,
utilizando símbolo químico, luego se
coloca una línea vertical, para separar el
electrodo de la solución de iones, de
concentración
determinado.
Inmediatamente se utiliza el símbolo “II”
para señalar el puente salino, a
continuación se coloca la segunda
solución
iónica
de
concentración
conocida y el símbolo II, y por último el
signo del metal.
Ejemplo:
Zn (.) I Zn (1mol/L) II Cu (1mol/L) I Cu (.)
El volt (V) es la unidad potencial y se
define como la fuerza electromotriz
necesaria para que pase una corriente
de un ampere a través de una resistencia
de un ohm. El watt (W) es la unidad de
potencia y es igual a la variación del
trabajo por unidad electromotriz en volts
x la corriente en amperios.
Potencia (watts) = Corriente (amperes) x
Potencia (volts)
W = IV
El joule o watt-segundo es la energía
producida en un segundo por una
corriente de potencia igual a un watt.
Eº (Potencial de reducción estándar)=
nos permite saber con anticipación cuál
es el oxidante más fuerte (mayor
tendencia a reducirse) y en qué dirección
se producirá la reacción redox. se refiere
a la fem de una pila a 25 ºC.
TIPOS
DE
ELECTROQUIMICAS:
CELDAS
Existen dos tipos fundamentales de
celdas y en las dos tienen logar una
reacción tipo redox;
CELDA VOLTAICA O GALVANICA: en
este tipo de celdas se transforma una
reacción química espontanea en una
corriente
eléctrica,
las
utilizamos
diariamente como pilas y/o baterías.
En una celda galvánica donde el ánodo
sea una barra de Cinc y el cátodo sea
una barra de Cobre, ambas sumergidas
en soluciones de sus respectivos
sulfatos,
y
unidas por un puente salino se la conoce
como Pila de Daniell. Sus reaccion
genral seria esta.
Zn + Cu2+
Zn2+ + Cu
celdas galvánicas, pero puede conducir
una corriente eléctrica desde una fuente
externa denominada acción electrolítica,
es muy usada en electro deposición,
electro formación, producción de gases y
realización de muchos procedimientos
industriales.
Algunos de los usos q tienen las celdas
electrolíticas son:
• Obtención de metales activos a partir
de
sales
fundidas.
• Refinación electrolítica de metales: Alº,
Cuº,
Niº,
etc.
• Plateado o niquelado electrolítico.
CONCLUCIONES:

El electrodo de cinc se disuelve y el
cobre se deposita en el electrodo de
cobre. En este caso el cobre es el cátodo
y el zinc es el ánodo.
CELDAS ELECTROLITICAS: una celda
electrolítica consta de una liquido
conductos llamado electrolito, además de
unos electrodos de composición similar,
la celda como tal no sirve como fuente de
energía eléctrica en contraste con las


la electroquímica esta basada en
las
reacciones
de
oxidoreducción, donde se produce un
cambio en los números de
oxidación de los elementos
implicados.
El uso del puente salino es de
vital importancia puesto que
concentra las disoluciones y evita
que se mesclen, además evita el
potencial de unión.
La fem medida es la suma de los
dos potenciales electrodicos.




El voltaje de las celdas galvánicas
depende de la diferencia de
potencial existente entre el cátodo
y el ánodo.
La electro analítica abarca un
grupo de métodos analíticos
cuantitativos que se basa e las
propiedades eléctricas de una
disolución de analito cuando
forma parte de una celda
electroquímica.
Las celdas las podemos clasificar
de acuerdo a las que producen
energía
eléctrica
(celdas
galvánicas) y las que consumen
energía (celdas electroquímicas).
El
uso
de
las
celdas
electroquímicas es de vital
importancia ya que hoy en día no
habría un método tan factible de
transformar energía eléctrica en
química y viceversa.
REFERENCIAS:




Nueva enciclopedia temática
(tomos 2 y 7) editorial Richads.
s.a Panamá.
David, 6 Willams.s.seese (1996)
(en español) pearson education.
pp 465.
Giovanni
Canneri.
Química
analítica. Editorial Alhambra. S,a.
1962. Pp 325.
Daniel C Harris Análisis Químico
Cuantitativo Editorial Reverté
Barcelona 2006.