QUIMICA APLICADAQUIMICA APLICADA

Celdas ComercialesCeldas Comerciales

Celdas comerciales (pilas)Celdas comerciales (pilas)

Zn Zn (s)(s) → Zn → Zn2+2+ (ac)(ac) + 2e + 2e--

2NH2NH44++ (ac)(ac)+ 2MnO+ 2MnO22 ((ss))+ 2e+ 2e-- → Mn → Mn22OO33 ((ss))+ 2NH+ 2NH33 (ac)(ac)+ H+ H22O O ((ll))

Celda de Leclanché: celda seca

ÁnodoÁnodo

CátodoCátodo

Voltaje: 1,5 V

Pila de mercurioPila de mercurio

Zn(Hg) + 2 OH- (ac) → ZnO (s) + H2O (l) + 2e-

HgO (s) + H2O (l) + 2e- → Hg (l) + 2 OH- (ac)

ÁnodoÁnodo

CátodoCátodo

Voltaje: 1,35 V

Relojes y marcapasos

Batería de plomo: 6 celdas en serieBatería de plomo: 6 celdas en serie

Pb (s) + SO42- (ac) → PbSO4 (s) + 2 e-

PbO2 (s) + 4 H+ (ac) + SO42- (ac) + 2 e- → PbSO4 (s) + 2 H2O (l)

Voltaje: 12 V

Batería de ión litioBatería de ión litio

Li+ + CoO2 + 1e- → LiCoO2 (s)

Li (s) → Li+ + 1 e-

CátodoCátodo

ÁnodoÁnodo

Voltaje: 3,4 V

Batería de celulares, cámaras de fotos, baterías de notebooks

Li+ + CoO2 + 1e- → LiCoO2 (s)

CoO2

Celdas de Combustible: suministro continuo de reactivosCeldas de Combustible: suministro continuo de reactivos

2 H2 (g) + 4 OH- (ac) → 4 H2O (l) + 4 e-

O2 (g) + 2 H2O (l) + 4 e- → 4 OH- (ac)

2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l)Reacción Total: Voltaje: 1,23 V

QUIMICA APLICADAQUIMICA APLICADA

ELECTROLISISELECTROLISIS

Electrólisis:Electrólisis: permitir que una reacción química no permitir que una reacción química no espontánea ocurra mediante el uso de energía eléctricaespontánea ocurra mediante el uso de energía eléctrica

Ej. Electrólisis de NaCl fundido Eo = - 4 v

Electrólisis del agua:Electrólisis del agua:

Carga (C) = corriente (A) x tiempo (s)Carga (C) = corriente (A) x tiempo (s)

Cálculos relacionados con la electrólisis

Carga de 1 mol eCarga de 1 mol e-- = 96.500 C = 1 Faraday = 96.500 C = 1 Faraday

AlAl3+3+ (ac)(ac) + 3 e + 3 e-- → Al → Al (s)(s)Se necesitan 3 moles de electrones por mol de Al3+ a depositar

Se necesitan 3 x 96.500 C por mol de Al3+ a depositar

Cuando se deposita un metal, la carga necesaria depende de la reacción de reducción correspondiente

¿Cuánto calcio se producirá en una celda electrolítica de CaCl¿Cuánto calcio se producirá en una celda electrolítica de CaCl22

fundido si se aplica una corriente de 0,452 A durante 1,5 horas?fundido si se aplica una corriente de 0,452 A durante 1,5 horas?

CaCa2+2+ ((ll)) + 2 e + 2 e-- → Ca → Ca ((ss))

Q = corriente (A) x tiempo (s)Q = corriente (A) x tiempo (s) 1,5 h = 5400 s1,5 h = 5400 s

Q = 0,452 A . 5400 s = 2441 CQ = 0,452 A . 5400 s = 2441 C

96.500 C___ 1 mol de e96.500 C___ 1 mol de e--

2.441 C ___ 0,0253 mol de e2.441 C ___ 0,0253 mol de e--

2 mol e2 mol e-- ______1 mol Ca ______1 mol Ca

0,0253 mol e0,0253 mol e--__ 0,01265 mol Ca __ 0,01265 mol Ca 0,506 g de Ca0,506 g de Ca

Usos de la electrólisisUsos de la electrólisis

Obtención de sustancias químicas (ej: Al, ClObtención de sustancias químicas (ej: Al, Cl22 , Na, , Na,

NaOH)NaOH)

Recubrimientos metálicos (plateado, cobreado, Recubrimientos metálicos (plateado, cobreado, cromado, etc)cromado, etc)

Protecciones para evitar corrosión.Protecciones para evitar corrosión.

QUIMICA APLICADAQUIMICA APLICADA

CORROSIONCORROSION

CORROSIÓNCORROSIÓN

Corrosión es el proceso redox por el cual los metales se oxidan con el oxígeno (O2) en presencia de humedad.

2 (Fe Fe2+ + 2 e-)

O2 + 2 H2O + 4 e- 4 OH-

2 Fe + O2 + 2 H2O 2 Fe2 Fe2+2+ + 4 OH-

2 Fe2+ + ½ O2 + x H2O Fe2O3.x H2O

Herrumbre, forma hidratada del

hidróxido de Fe (III)

Otros metalesOtros metales::OroOro (E° = +1,5 V) no se corroe(E° = +1,5 V) no se corroe

PlataPlata (E°= + 0,8 V) Se corroe en presencia de azufre (E°= + 0,8 V) Se corroe en presencia de azufre formando Agformando Ag22S, se ennegreceS, se ennegrece

CobreCobre (E° = + 0,3 V) Forma pátina verde de CuCO(E° = + 0,3 V) Forma pátina verde de CuCO33, que , que

protege de corrosión posteriorprotege de corrosión posterior

AluminioAluminio (E° = -1,66V) forma óxido de aluminio que protege (E° = -1,66V) forma óxido de aluminio que protege de posterior corrosiónde posterior corrosión

Protección de la Corrosión:Protección de la Corrosión:

PINTURAPINTURA

PASIVACIÓN: PASIVACIÓN: Oxidante fuerte genera capa de Oxidante fuerte genera capa de óxido. Ej. HNOóxido. Ej. HNO33

ALEACIÓN: ALEACIÓN: Acero inoxidable (Fe + Cr)Acero inoxidable (Fe + Cr)

Cubrir superficie con otro metal: Cubrir superficie con otro metal: Fe con Fe con Sn o ZnSn o Zn

PROTECCIÓN CATÓDICAPROTECCIÓN CATÓDICA

Protección catódica:Protección catódica:

El metal que va a ser protegido se convierte en el cátodo y El metal que va a ser protegido se convierte en el cátodo y se lo conecta al ánodo de sacrificio (magnesio o zinc ya se lo conecta al ánodo de sacrificio (magnesio o zinc ya que se oxidan fácilmenteque se oxidan fácilmente

Fe/Fe2+ Eo = 0,44 v Zn/Zn2+ Eo = 0,76 v Mg/Mg2+ Eo = 2,37 v