Electro Qumica

Leyes estequiomtricasLasleyes estequiomtriasforman parte de la historia de laqumicay fueron propuestas antes de la teora atmica deDaltony de los conceptos de moly formula molecular.Expresan relaciones de masa de elementos en un compuesto qumico o de reactivos y productos en una reaccin qumica.

Ley de la Conservacin de la MateriaTambin llamada La ley de conservacin de la masa o Ley de Lomonsov-Lavoisier en honor a sus creadores. Fue elaborada independientemente por Mijal Lomonsov en 1745 y por Antoine Lavoisier en 1785. Esta ley es fundamental para una adecuada comprensin de la qumica. Est detrs de la descripcin habitual de las reacciones qumicas mediante la ecuacin qumica, y de los mtodos gravimtricos de la qumica analtica.

Ejemplo:Tomemos por ejemplo la reaccin qumica de formacin de amonaco a partir de nitrgeno e hidrgeno.N2 + H2 -> NH3

Observamos que en los reactivos hay dos tomos de nitrgeno y dos tomos de hidrgeno, mientras que en los productos hay slo un tomo de nitrgeno y tres de hidrgeno. Para que la ecuacin qumica cumpla con la ley de conservacin de la materia, tenemos que agregar coeficientes estequiomtricos, de la siguiente manera:N2 + 3H2 -> 2NH3

As logramos que el nmero de tomos sea el mismo en ambos lados de la ecuacin. Estos significa que dos tomos o dos moles de nitrgeno reaccionarn con tres tomos o moles de hidrgeno para formar dos tomos o moles de amonaco. Cuando el coeficiente estequiomtrico es uno, no se escribe.

Ley de las proporciones definidas

Ley de las proporciones definidas. Enunciada por Louis Joseph Proust, basndose en experimentos que llev a cabo a principios del siglo XIX por lo que tambin se conoce como Ley de Proust. Plantea que cuando dos o ms elementos se combinan para formar un determinado compuesto lo hacen en una relacin en peso invariable.Como ejemplo, para obtener sulfato de hierro, debemos combinar el hierro y el azufre en la siguiente proporcin: 7 partes de hierro, por 4 partes de azufre. As obtenemos 11 partes de sulfato de hierro.De acuerdo con la ley tenemos:7g de hierro + 4g de azufre = 11g de sulfato de hierroCombinando 9gr. de hierro con 4 gr. de azufre, an as conseguimos 11 gr. de sulfato de hierro, pero sobran 2 gr. de hierro.De la misma forma, al combinar 7 gr. de hierro con 5 gr. de azufre, vamos a obtener tambin 11 gr. de sulfato de hierro, pero ahora nos sobrar 1 gr- de azufre.En esta combinacin, la cantidad de hierro y azufre puede ser diferente de 7 gr. y 4 gr., respectivamente, pero ambas substancias reaccionan siempre en la relacin de 7 a 4.Esta relacin puede ser tambin obtenida por la masa atmica de los elemntos. Como la masa atmica del hierro es 56 y la de azufre 32. Tenemos la proporcion 56:32 Para simplificar, se divide cada uno de estos nmeros por el mximo divisor comn y llegamos al siguiente resultado: 7:4As podemos concluir que en la formacin de este compuesto, los elementos con mayor masa atmica participan en mayor proporcin.Ley de las proporciones mltiplesLa ley de Dalton o ley de las proporciones mltiples formulada en 1808 por John Dalton, es una de las leyes ms bsicas. Fue demostrada por el qumico y fsico francs Luis Hoseph Gay-Lussac. Dice:Cuando dos o ms elementos se combinan para dar ms de un compuesto, una masa variable de uno de ellos se une a una masa fija del otro, y la primera tiene como relacin nmeros cannicos e indistintos.

Clculos estequiomtricos Clculos de molesLa ecuacin ajustada muestra la proporcin entre reactivos y productos en la reaccin

de manera que, para cada sustancia en la ecuacin se puede calcular las moles consumidas o producidas debido a la reaccin. Si conocemos los pesos moleculares, podemos usar cantidades en gramos.

Ejemplo.Conversin de moles a gramos:Ejemplo: N2 Cuntos moles hay en 14,0 g?PM = 14,01 x 2 = 28,02 g/mol

Clculos de masaNormalmente no medimos cantidades molares, pues en la mayora de los experimentos en el laboratorio, es demasiado material. Esto, no es as cuando trabajamos en una planta qumicaEn general mediremos gramos, o miligramos de material en el laboratorio y toneladas en el caso de plantas qumicasLos pesos moleculares y las ecuaciones qumicas nos permiten usar masas o cantidades molaresLos pasos son:Ajustar la ecuacin qumicaConvertir los valores de masa a valores molaresUsar los coeficientes de la ecuacin ajustada para determinar las proporciones de reactivos y productosReconvertir los valores de moles a masa.Para la reaccin:

Tenemos un exceso de HCl, de manera que est presente todo el que necesitamos y ms.Ntese que por cada Ca producimos 1 H2

1) Calculamos el nmero de moles de Ca que pusimos en la reaccin.

2) 10 g de Ca son 0,25 moles, como tenemos 0,25 moles de Ca, nicamente se producirn 0,25 moles de H2. Cuntos gramos produciremos?gramos de H2 = moles obtenidos x peso molecular del H2 = 0,25 moles x 2,016 (g/mol) = 0,504 g

Cuntos g de CaCl2 se formaron? Tambin sern 0.25 moles. Y entonces:gramos de CaCl2 = moles obtenidos x peso molecular del CaCl2 = 0,25 moles x 110,98 (g/mol) = 27,75 g

Electro QumicaUnidad 4DefinicinLa electroqumica es la rama de la quimica que estudia la transformacion entre la energia electrica y la energia quimica. Los procesos electroquimicos son reacciones redox (oxidacion-reduccion) en donde la energia liberada por una reaccion espontnea se convierte en electricidad o la energa elctrica se aprovecha para inducir una reaccin qumica.

Reacciones redox En las reacciones redox se transfieren electrones de una sustancia a otra. La reaccion entre el magnesio metalico y el acido clorhidrico es un ejemplo de una reaccion redox:

Recuerde que los numeros que aparecen encima de los simbolos de los elementos indican sus numeros de oxidacion. La perdida de electrones durante la oxidacion de un elemento se distingue por un aumento en su numero de oxidacion. La reduccion de un elemento implica una disminucion en su numero de oxidacion debida a la ganancia de electrones.

Fuerza electromotriz (fem) en una celda electroqumica.QU ES LA FEM?Celdas fotovoltaicas o fotoelctricas. Llamadas tambinceldas solares, transforman en energa elctrica la luz - natural del Sol o la de una fuente de luz artificial que incida sobre stas. Su principal componente es el silicio (Si). Uno de los empleos ms generalizados en todo el mundo de las celdas voltaicas es en el encendido automtico de las luces del alumbrado pblico en las ciudades.Una celda electroqumica es un dispositivo capaz de obtenerenerga elctricaa partir dereacciones qumicas, o bien, de producir reacciones qumicas a travs de la introduccin de energa elctrica. Un ejemplo comn de celda electroqumica es la "pila" estndar de 1,5 voltios. En realidad, una "pila" es unacelda galvnicasimple, mientras unabateraconsta de varias celdasconectadas en serie.Calculo de la fem y potenciales de xido reduccinLa termoqumica dice que una reaccin ser espontnea cuando la variacin de energa libre que la acompaa sea negativa, es decir cuando haya una disminucin de la funcin de estadoGSiG < 0Por otra parte la energa elctrica producida por un generador de fem E cuando hace circular una carga elctrica Q por todo el circuito nos la da la ecuacin del trabajo elctrico:W = QELa cargaQes la transportada por los electrones que van de un electrodo a otro, y su valor esdondees el nmero de moles de electrones yFes la constante de Faraday, que equivale a la carga, en culombios, transportada por cada mol de electrones, es decir, (carga del electrn) x (Nmero de Avogadro) = 96500 culombios).ComoGrepresenta el mximo de energa de la reaccin puede liberar, nos queda:

G= - nFEdonde para queGsea negativo,Edebe ser positivo.

De esta manera se llega a la condicin decisiva para predecir si una reaccin redox ser espontnea o no:Una reaccin ser espontnea si la pila formada por sus dos semireacciones tiene una fem positiva.A medida que la Fem es ms positivamayor espontaneidad del procesoUnidades de la Fem: Voltios

Cmo se mide?Con un circuito potenciomtricoEvita la polarizacin de cargas, la cual ocasionara un potencial adicional, que se desea evitar.Partes de la pilaElectrodo de oxidacin (nodo, prdida de electrones)Electrodo de reduccin (Ctodo, ganancia de electrones)Medio para la transferencia de cargaFem = E reduccin - E oxidacinEn cada electrodo se realiza un trabajoPotencial de ElectrodosA medida que Eoxidacin es ms (+)Goxidacin es ms (-)Mayor espontaneidad.A medida que Ereduccin es ms (+)Greduccin es ms (-)Mayor espontaneidad.Elctron depsito (clculo de elctron depsito).Electro deposito (calculo de electro deposito).La galvanoplastia es un proceso mediante el cual se recubre unobjeto con un metal, gracias al paso de una corriente elctrica por una celda electroqumica. Es un depsito de una capa metlica sobre un material no metlico.La galnostegia es un depsito de una capa metlica sobre un metalLos objetivos de este depsito es el de proteccin y decoracin.

Un electro depsito se puede obtener bajo las siguientescaractersticas:1.- uniformidad de depsito2.- brillo3.- dureza4.- rugosidad5.- adherencia6.- no adherencia7.- quemadoPara un buen depsito electroltico es importante la limpieza. Las sustancias a eliminar son:

1.- xidos y productos de corrosin2.- sustancias orgnicas (grasas y aceites)3.- astillas metlicas

Aplicaciones de electroqumica en electrnica.La electroqumica, rama de la qumica que estudia lasinterrelaciones entre los procesos qumicos y los procesoselctricos. El flujo de electrones desde un punto a otro se llamaCorriente elctrica. Cuando la concentracin de electrones se igualaen ambos puntos, cesa la corriente elctrica. El material por el cualfluyen los electrones se denomina conductor.Los conductores pueden ser de dos tipos: conductores electrnicoso metlicos, y los conductores electrolticos. La conduccin tienelugar por la migracin directa de los electrones a travs delconductor bajo la influencia de un potencial aplicado.El punto principal del presente trabajo, ser la electroqumica, lasaplicaciones que esta posee, cules son sus unidadesfundamentales.

ObjetivoLos procesos qumicos son de una relativa importancia tanto a nivelindustrial como a nivel ecolgico y natural.Con el desarrollo del trabajo presentado pudimos conocer un pocoms sobre la electroqumica y su funcionamiento, tambin laaplicacin que esta tiene a nivel industrial y comercial. Tambinsobre los puntos relacionados con la electroqumica.Se habl tambin sobre la electrolisis, los procesos de xido -reduccin y su importancia a nivel industrial.1. Demostrar que las reacciones qumicas producen energa y queesta energa es electricidad.2. Que estas reacciones qumicas son reacciones de oxidacin yotras de reduccin.3. Demostrar con sencillo ejemplo la fabricacin de una batera Casera.4. Otras fuentes que desarrollan energa .Aplicaciones de electroqumica en la electrnica. Las bateras o pilas como comnmente se les conoce, tiene ms de200 aos de existencia, desde su primer modelo primitivo hasta lomodernos productos que existen en la actualidad, como pilasalcalinas, pilas recargables, etc.

Las bateras no han perdido vigencia tecnolgica por el contrario,cada da se perfecciona, ya en la actualidad se habla de sistemashbridos, de motores de combustin con sistemas de bateras, quepronto sern una realidad en nuestras calles.Este experimento tiene como propsito ilustrar o sencillo que esuna batera, una simple reaccin qumica que produce energa. Peroa su vez dar luces que si la crisis energtica se agudiza, prontodeberemos buscar fuentes de energa alternas para no depender delcombustible fsil (petrleo)

Una batera es un dispositivo electroqumico el cual almacenaenerga en forma qumica. Cuando se conecta a un circuitoelctrico, la energa qumica se transforma en energa elctrica.Todas las bateras son similares en su construccin y estn compuestas por un nmero de celdas electroqumicas. Cada una de estas celdas est compuesta de un electrodo positivo y otro negativo adems de un separador. Cuando la batera se est descargando un cambio electroqumico se est produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos. Los electrones son transportados entre el electrodo positivo y negativo va un circuito externo (bombillas,motores de arranque etc.