Reacciones

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Electroquímica
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Electroquímica
Rama de la química que estudia la relación
entrela energía eléctrica y la energía química.
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LA PILA
La historia de la pila data de fines del siglo
XVIII, cuando dos científicos italianos, Luigi
Galvani (1737-1798) y Alessandro Giuseppe Antonio
Anastasio Volta (1745-1827) plantearon posturas
disimiles
Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio
Volta(1745-1827)
Luigi Galvani(1737-1798)
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Galvani, mientras estaba anatomizando una rana
notó que la pata de la misma temblaba a pesar de
no estar viva. Tras varias pruebas, expuso la
teoría que la electricidad provenía de la rana y
la denominó electricidad animal.
Volta, en cambio demostró que el temblor muscular
no podía producirse a menos que se utilizaran dos
metales diferentes al tocarla. Sostenía que no
era la pata de la rana sino los metales distintos
los que causaban el temblor, y llamó a la energía
electricidad de contacto.
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Volta utilizó metales diferentes en un líquido y
llevó a cabo un descubrimiento que abrió una
nueva rama de la química. Había descubierto la
corriente continua.Su descubrimiento fue
espectacular. Reproducirlo resultaba sencillo
para cualquier científico del mundo. Volta
produjo una gran cantidad de energía, no sólo la
necesaria para provocar el temblor en la pata de
una rana.
LA PILA DE VOLTA
Apiló cierto número de discos de cobre y de cinc
comenzando por cualquiera de los metales
alternados, intercalando discos de cartón
empapados en una disolución de agua salada. Así
formó una columna o pila. Al conectar unas
tiras metálicas a ambos extremos consiguió
obtener chispas.
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Volta presenta a la Royal Society of London un
documento con título Sobre la electricidad
excitada por simple contacto de sustancias
conductoras de diferentes tipos. La
controversia Galvani- Volta concluye con la
victoria de Volta. Galvani ha caído en el
desprestigio y su carrera se ha truncado.
Hoy sabemos que existe una corriente continua que
proviene de las células del individuo. Por
ejemplo, el electrocardiograma y el
electroencefalograma son mediciones de la
electricidad producida por las células del
corazón y del cerebro. Galvani no estaba tan
equivocado, después de todo.
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REACCIONES REDOX.
Reacción de oxidación-reducción Aquélla en la
que ocurre una transferencia de electrones. Por
ejemplo al colocar un clavo de hierro en solución
de CuSO4 Fe Cu2 Fe2 Cu
Semirreacción de oxidación Fe pierde
electrones se oxida es el agente
reductor Semirreacción de reducción Cu2
gana electrones se reduce es el agente oxidante
Fe Fe2 2e- Cu2 2e- Cu
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Otro ejemplo si quemamos un trozo de carbón
Mediante los estados de oxidación
C O2 CO2
A cada elemento se le asigna un estado de
oxidación
Una reacción será redox si hay cambios en dichos
estados.
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PILAS ELECTROQIMICAS
Por ejemplo, si colocamos una placa de Zn en una
solución de CuSO4 ocurre la siguiente redox
Zn Cu2 Zn2 Cu
Esta reacción ocurre espontáneamente por contacto
directo. Así no es un dispositivo útil para
generarcorriente eléctrica.
Zn2
La PILA es un dispositivo en el que se produce
unacorriente eléctrica (flujo de e- ) a través
de un circuito gracias auna reacción espontánea
(pila galvánica o voltaica)
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Zn (s) Zn2 (1 M) Cu2 (1 M) Cu(s)
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FUERZA ELECTROMOTRIZ DE LAS PILASFEM
La corriente eléctrica fluye debido a una
diferencia de potencial entrelos dos electrodos,
llamada fuerza electromotriz (fem, De).
Unidades voltios (V)
Deº es una propiedad intensiva

• Reacción espontánea De gt 0
• Reacción no espontánea De lt 0
• (la reacción espontánea será la inversa)
• Equilibrio De 0 (no se produce energía
  eléctrica) La pila se ha agotado.

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Para calcular Deº de cualquier pila, se utilizan
lospotenciales de electrodo. Para medirlos

• Se construyen pilas con un electrodode
  hidrógeno y otro que cuyo potencialqueramos
  averiguar y se mide la femde la pila.

• Dicha fem será el potencial estándardel otro
  electrodo.

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En las tablas figuran los potenciales estándar
(eº) de reducción ß Serie electroquímica
La fem de una pila se calcula como Deº
eº(cátodo) - eº(ánodo)
p.ej. 0.34 (-0.76) 1.10 V
Para que funcione la pila (reacción espontánea)
Deº gt 0
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(No Transcript)
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El acumulador de plomo

• El acumulador de plomo, conocido habitualmente
  como batería de automóvil es un dispositivo
  muy especial. Por una parte, proporciona
  corriente para producir el arranque de un motor,
  pero por otra parte, también recibe corriente. De
  lo contrario se agotaría muy pronto.
• La corriente que recibe, provoca cambios químicos
  que recomponen los materiales que necesita el
  acumulador para producir corriente. Esta
  ocurrencia de transformaciones químicas por la
  corriente, se conoce con el nombre de
  electrólisis y forma parte de la
  electroquímica.

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Electrólisis

• Ciertas sustancias, (ácidos, hidróxidos, sales y
  algunos óxidos metálicos disueltos o fundidos)
  son conductores de electricidad al mismo tiempo
  que se descomponen al paso de la corriente
  eléctrica, estas sustancias son llamadas
  electrolitos.
• A tal fenómeno se le denomina electrólisis y
  constituye fundamentalmente un proceso redox que
  se desarrolla "no espontáneamente" es decir
• Transformaciones que requieren para su
  realización una fuerza externa de energía.

Por ejemplo, si se coloca solución de cloruro de
cobre (II) en una cuba electrolítica y se
introducen en ella dos electrodos de grafito
conectados a una pila de 4.5 voltios. Se observa
el desprendimiento de un gas y el depósito de un
sólido en los electrodos. En el electrodo (
ánodo) se desprende el cloro ya que se ha
producido la oxidación. En el otro electrodo (-)
se deposita el cobre. La reducción se lleva a
cabo en el cátodo. 2 Cl - ----- Cl 2
2 e Cu 2 2 e ----- Cu 0
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GALVANOTECNIA
Proceso electroquímico por el cual se deposita
una capa fina de metal sobre una base
generalmente metálica. Los objetos se galvanizan
para evitar la corrosión, para obtener un acabado
atractivo, para purificar metales, como en la
refinación electrolítica del cobre. Los metales
que se utilizan son cadmio, cromo, cobre, oro,
níquel, plata y estaño. El objeto que va a ser
cubierto se coloca en una disolución (baño) de
una sal del metal recubridor, y se conecta a un
terminal negativo (cátodo) de la fuente. Allí se
producirá la reducción y por lo tanto se
depositará el metal deseado. La fuente debe ser
de bajo voltaje, normalmente de 1 a 6 V.
Los materiales no conductores pueden ser
galvanizados si se cubren antes con un material
conductor como el grafito.
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Electrólisis del agua
Es la descomposición de H2O en O2 e H2. En la
celda se observa que el hidrógeno aparece en el
cátodo y el oxígeno se produce en el ánodo. La
cantidad de hidrógeno generado es el doble que la
de oxígeno, y ambas son proporcionales al total
de carga eléctrica que fue enviada. La eficacia
de la electrólisis aumenta con la adición de un
electrolito (como la sal, un ácido o una base) y
el uso de catalizadores.
Recordemos que si una reacción no es espontánea,
la reacción contraria si lo es
H2 ½ O2 ------ H2O