ELECTROQUÍMICA

Energía Eléctrica Energía Química

FISICOQUÍMICA

ELECTROQUÍMICA

Estudio de las propiedades eléctricas de las soluciones y de los electrolitos, estableciendo una relación entre la acción química y eléctrica de estos sistemas

Estudio de la interrelación de los fenómenos químicos y eléctricos

Relación de la Electroquímica con otras Ciencias

Biología QuímicaGeología

ELECTROQUÍMICACiencia interdisciplinaria de enorme importancia teórica y

práctica

Ciencia de Materiales

Ingeniería Metalurgia

Electroquímica

QUÍMICA

Tercera ley de la termodinámica,

Cinética de las reacciones iónicas en

solución y la relación de termodinámica, variaciones en los

cambios de energía libre y contenido de calor en las reacciones químicas

Concepto de pH y constantes de

disociación a partir de la Electroquímica de

soluciones

solución y la relación de Bronsted – Bjerrum a partir de la teoría electroquímica de Debye - Hückel

Electrólisis Depositación de metales

Aproximación de la mitad de los modelos

modernos de análisis en solución

Química coloidal dependiente de la fisicoquímica de las

interfases electrificadas

Síntesis usando electrodos

Electroquímica

Metalurgia

Formación de monocristales grandes a partir de metales en

solución

Separación de los metales a partir de mezclas en solución

Propiedades de los materiales y su estabilidad

Extracción de metales a partir de sus

minerales disueltos en sales fundidas

Electroquímica

Ingeniería

Celdas de combustible(Convertidores de

energía electroquímica)

Han proporcionado energía para vehículos

espaciales

Vehículos funcionando vía fuentes de energía

electroquímica

Se evita el desprendimiento de CO2 a la atmósfera

Electroquímica

Biología

+ Transmisión de impulsos a través de los nervios.

+ Estabilidad de la sangre

Equilibrio de membranas de la

célula

Equilibrio de aminoácidos y proteínas

+ Función de macromoléculas involucradas en procesos biológicos

proteínas dependiente del pH

Fotosíntesis(proceso

fotoelectroquímico)

Transporte de carga electroquímica e interacción en la

doble capa

Mecanismo bioquímico involucrando reacciones electroquímicas

Alimentos Trabajo mecánico

Electroquímica

Geología

Suelo

Ciertos tipos de movimientos de suelo

Tixotropía Concentración de los iones que

afectan el campo a través de la doble

capa

Mezcla viscosa de materia sólida suspendida en agua, con una

consistencia muy densa

Interacción de las dobles capas entre

las partículas coloidales

presente depende

Electroquímica

Ciencia de Materiales

Nuevos materiales de electrodo

Protección a la fotocorrosión de semiconductores

Escudos contra interferencia

electromagnética

sensores

Polímeros Orgánicos Conductores

¿QUÉ PUEDE HACER LA ELECTROQUÍMICA?

Áreas de Incidencia

a) Electroplateado y Terminado de Superficiesa) Electroplateado y Terminado de Superficies

b) Maquinado Electroquímico

c) Análisis Electroquímico

d) Síntesis Electroquímica y Recuperación de Materiales

e) Materia Prima no Proveniente del Petróleo. BIOMASA

a) Electroplateado y Terminado de Superficies

a) Plateado de objetos metálicos y no metálicos con metales o aleaciones o algunos otros tipos de terminados de superficies.

Aplicación: En la industria automotriz y en la manufactura de utensilios domésticos

b) Endurecimiento de superficies de objetos sujetos a uso pesado, por ejemplo, ejes mecánicos electroplateados con “cromo-duro”

c) Plateado de reflectores plásticos (superficies con alta reflectividad)

d) Decapado electrolítico (grabado de agua fuerte)

e) Electroplateado de componentes microelectrónicos para producir patrones de rango de micrómetro con una precisión inalcanzable por otros métodos.

b) Maquinado Electroquímico

� Acanalado Interno Estirado (Internal grooving)

� Labrado Externo (External shaping)

� Cavado y Resaltado de Volúmenes (Cavity sinking)� Cavado y Resaltado de Volúmenes (Cavity sinking)

� Horadado (Plunge cutting)

� Torneado (Turning)

� Taladrado (Trepanning)

b) Maquinado Electroquímico

Representación esquemática de las diferentes operaciones de maquinado electroquímico

c) Análisis Electroquímico¡Los procesos electroquímicos son especialmente adecuados para

análisis químico cuantitativo!

La respuesta eléctrica de un sistema electroquímico al

analito se efectúa cuantitativamente

Y puede convertirse a señales aceptables a la

instrumentación electrónica y a los cuantitativamente electrónica y a los

procesos computacionales, por ejemplo, el método

polarográfico

Los métodos electroanalíticos evalúan cantidades traza de

elementos o compuestos, siendo

Métodos: a) De muy alta sensibilidadb) De muy alta selectividadc) De gran facilidad de

automatización

d) Síntesis Electroquímica y Recuperación de Materiales.

Desde el inicio de la electroquímica, la electrólisis se ha usado para preparar compuestos y especialmente para separar elementos de

compuestos

Ruta química

SíntesisRuta electroquímica: Más adecuada para la

preparación de sustancias con gran tendencia a reaccionar con la contraparte apropiada para regenerar el estado a partir del cual ellas fueron producidas. Estas son sustancias fuertemente

oxidantes o fuertemente reductoras.

Cl2, HOCl, cloratos, percloratos, H2O2,

MnO2, CrO3

H2, Na, otros metales alcalinos, metales

alcalinotérreos y Mg, Al, Zn

d) Síntesis Electroquímica y Recuperación de Materiales.

Electroquímica Orgánica.

Compuestos orgánicos sintetizados a escala semi-industrial o industrial

� Plomo tetraetilo� Plomo tetraetilo

� Ácido Sebásico

� Salicilaldehido

� Óxido de Propileno

� Sorbitol

� Ácido glucónico

� Adiponitrilo (materia prima a gran escala para producción de nylon)

d) Síntesis Electroquímica y Recuperación de Materiales.

AluminioConstituye el más

importante producto electrometalúrgico

Tiene gran afinidad por el oxígeno y por esto podría ser considerado un potente combustible

Buen material para construcción

Las baterías hechas con Al, aire y electrolito salino son las más ecológicamente aceptables

Son más caras pero son convenientes en donde la energía eléctrica no es disponible: botes pesqueros, transmisores de TV, faros marinos, cima de montañas, campamentos lejanos y para usos domésticos en países no desarrollados.

Se usa para protecciones especiales que requieren muy alta temperatura

Es ele elemento más abundante después del oxígeno y silicio. Los yacimientos de Bauxita son enormes.

Biomasa

5 x 1010 toneladas métricas de C se fijan fotosintéticamente cada año

Equivalentes a:4.2 x 1015 toneladas métricas de CO2 que son iguales a de CO2 que son iguales a 4.8 x 1020 calorías que se almacenan anualmente en la biomasa

e) Materia Prima no Proveniente del Petróleo. BIOMASA

Biomasa: Materiales producidos por plantas terrestres o acuáticas como resultado directo de la fotosíntesis

Biomasa proveniente de:

a) Tierra, agua dulce y agua de mar

b) Utilización de material de desecho de origen biológico (basura urbana y agrodeshechos)

Combustibles, reactivos orgánicos y sus productos de transformación: CH4, H2, EtOH, etc.

Proceso

electroquímico

BIOMASASe llama biomasa a todos los materiales producidos por plantas que han crecido en tierra o en agua como resultado directo de la fotosíntesis

Monómero

PolímeroBiomasa

Los componentes poliméricos, la más grande fracción en peso de la biomasa, llevan a cabo varias funciones:

�Almacenaje de alimento (almidón)�Soporte estructural de las plantas (celulosa y hemicelulosa)�Conducción de agua en las plantas�Conversión de energía solar (ligninas).

Polímero

PRODUCTOS DE IMPORTANCIA INDUSTRIAL PROVENIENTES

DE LA BIOMASA

Calendario del Mundo Representando Diferentes Tiempos en la Historia de la Tierra

Origen de la tierra

4.5x 109 años

Origen de la

Microfósiles más viejos 2.5x 109 años

Fósiles eucarióticos más viejos 1.2x 109 años

Era cámbrica 570x 106 años

Depositación de carbón y petróleo. Vida sobre la tierra 400x 106 años

Origen de la vida

3.5x 109 años

Organismos fotosintéticos ancestrales

3 x 109 años