Electroqumica

ElectroqumicaTema 2: Reacciones Redox y sus Aplicaciones

Temas a ver:ElectroqumicaCeldas VoltaicasElectrlisisFem de la CeldaCorrosinPotenciales de reduccin

ELECTROQUMICA La electroqumica, es uno de los campos de la qumica que considera las reacciones qumicas que producen energa elctrica, o son ocasionadas.

La Electroqumica estudia:

El uso de reacciones qumicas espontneas para producir electricidad (pilas o celdas galvnicas).

El uso de la electricidad para producir reacciones qumicas no espontneas (celdas electrolticas).

Procesos de corrosin

La base de los procesos electroqumicos est en las reacciones de xido-reduccin.La electroqumica ha sido dividido en dos grandes secciones:

La primera de ellas es la Electrlisis, la cual se refiere a las reacciones qumicas que se producen por accin de una corriente elctrica.

b) La otra seccin se refiere a aquellas reacciones qumicas que generan una corriente elctrica, ste proceso se lleva a cabo en una celda o pila galvnica.

Reacciones electrolticas CeldasGalvnicas Electroqumicas

Producen energa Consumen energa

Procesos RedoxCONCEPTOS:Electrodo: metal que est conectado a otro por un circuito externo.

nodo: electrodo en el que ocurre la reaccin de oxidacin

Ctodo: electrodo en el que ocurre la reaccin de reduccinCelda galvnica Las celdas galvnicas (tambin llamadas voltaicas) almacenan energa elctrica. En stas, las reacciones en los electrodos ocurren espontneamente y producen un flujo de electrones desde el ctodo al nodo (a travs de un circuito externo conductor). Dicho flujo de electrones genera un potencial elctrico que puede ser medido experimentalmente. Un electrodo de cobre esta sumergido en un recipiente que contiene sulfato de cobre II y otro electro (de Zinc) esta sumergido en otro recipiente en una solucin de sulfato de zinc. En cada electrodo ocurre una de las semi-reacciones: oxidacin o reduccin. Ambos recipientes se comunican con un puente salido que permite mantener un flujo de iones de un recipiente a otro. La conexin a un voltmetro evidencia la generacin de un potencial elctrico.

Electrlisis La electrlisis es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad. Se aplica una corriente elctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentacin elctrica y sumergidos en la disolucin. El electrodo conectado al polo positivo se conoce como nodo y el conectado al negativo como ctodo.

Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. As, los iones negativos, o aniones son atrados y se desplazan hacia el nodo (electrodo positivo), mientras que los iones positivos, o cationes, son atrados y se desplazan hacia el ctodo (electrodo negativo).

La energa necesaria para separar a los iones e incrementar su concentracin en los electrodos es aportada por la fuente de alimentacin elctrica.

En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre stos y los iones, producindose nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones al ctodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del nodo (-).

En definitiva lo que ocurre es una reaccin de oxidacin - reduccin, donde la fuente de alimentacin elctrica se encarga de aportar la energa necesaria.

Mecanismo de desinfeccin

En el proceso de electrlisis, se aplica un voltaje elctrico bajo entre los dos electrodos, de manera que las sales existentes en el agua se convierten en compuestos con capacidad de oxidar y desinfectar.

Fem de la celda Existe una fuerza motriz que empuja los electrones a viajar a lo largo de un circuito externo en el caso de una celda voltaica, debido a una diferencia de energa potencial que se produce, ya que la energa potencial de los electrones es mayor en el nodo que en el ctodo. A esta diferencia de potencial se le llama fuerza electromotriz (fem) y es medida en unidades de volts (V), se denominada tambin potencial de la celda, se escribe como Ecelda.

La fem de una celda voltaica depende de las reacciones especficas que se llevan a cabo en el ctodo y en el nodo, de las concentraciones de reactivos y productos, y de la temperatura. Cuando dichas condiciones (concentracin y temperatura) se ajustan respectivamente a ser 1 M para reactivos y productos en disolucin a 25C, y la presin de los gases es igual a 1 atmsfera (1atm), se conoce como potencial estndar de la celda y se escribe como Ecelda.Entre el cinc (Zn) y los iones (Cu2+ ), el potencial estndar de la celda es +1,10 V, como se expresa a continuacin:Zn(s)+Cu (ac,1M) 2+ Zn (ac,1M)2+ +Cu(s) Ecelda =+1,10VOtra forma de describir el proceso es a travs del diagrama de celda, que corresponde a un sistema de escritura que concentra la informacin de la celda de la siguiente manera:

nodo(Explicandoconcentracin opresinsegncorresponda)//Puentesalino//Ctodo(Explicandoconcentracinopresinsegncorresponda)As: Zn( s)/Zn ( ac,1M)2+ //NaNO3//Cu ( ac,1M)2+ /Cu( s)a25C

Corrosin Existen muchas definiciones para corrosin. La ms comnmente aceptada es la siguiente:

Corrosin es el ataque destructivo de un metal por reaccin qumica o electroqumica con su medio ambiente

Ntese que hay otras clases de daos, como los causados por medios fsicos. Ellos no son considerados plenamente corrosin, sino erosin o desgaste. Existen, adems, algunos casos en los que el ataque qumico va acompaado de daos fsicos y entonces se presenta una corrosin-erosiva , desgaste corrosivo o corrosin por friccin.

An as, la corrosin es un proceso natural, en el cual se produce una transformacin del elemento metlico a un compuesto ms estable, que es un xido.

Es importante distinguir dos clases de corrosin: la Corrosin Seca y la Corrosin Hmeda. La corrosin se llama seca cuando el ataque se produce por reaccin qumica, sin intervencin de corriente elctrica. Se llama hmeda cuando es de naturaleza electroqumica, es decir que se caracteriza por la aparicin de una corriente elctrica dentro del medio corrosivo. Potenciales de reduccin El Ecelda depende de lo que ocurre en cada media celda, razn por la cual es necesario conocer el potencial estndar de cada media celda y a partir de ellos el de la celda completa, entendindolo como la diferencia entre los dos potenciales de cada uno de sus electrodos (nodo y ctodo), es decir:

Ecelda= Ectodo Enodo

El problema entonces es, cmo obtenemos los potenciales de cada media celda? A fin de responder ese cuestionamiento, se considera la reduccin del in de hidrgeno (H+ ) como referencia en condiciones estndar, (electrodo estndar de hidrgeno) asignndole potencial de reduccin igual a 0 V, como muestra la siguiente ecuacin:2H (ac,1M)+2H2(g,1atm) Ereduccin=Ered=0V

Con este electrodo como referencia con potencial estndar conocido, se logra determinar el potencial estndar de reduccin de otras medias celdas.

FIN!