QUIMICA5.4. Calor de reacción.

5.5. Calor de formación.

5.6. Calor de solución.

5.7. Electroquímica

5.8. Electroquímica y

celdas electrolíticas

5.9. Electroquímica y

celdas voltaicas

(galvánicas)

5.10. Celdas voltaicas de

uso práctico

CA

LO

R D

E

SO

LU

CIÓ

N

La entalpía de solución, entalpía

de disolución o calor de disolución

es el cambio de entalpía asociado

a la disolución de una sustancia

en un solvente a presión

constante. El calor de solución es una de las

tres dimensiones del análisis de

solubilidad. Se expresa más

frecuentemente en kJ/mol a

temperatura constante. El calor de

solución de una sustancia está

definido como la suma de la

energía absorbida, o energía

endotérmica (expresada en kJ/mol

"positivos"), y la energía liberada,

o energía exotérmica (expresada

en kJ/mol "negativos").

Calo

r de

form

aci

ón

Calor absorbido o desprendido en la

formación de un mol del compuesto a

partir de sus elementos constituyentes,

a presión constante y con todos los

productos en sus estados físicos

normales Así, la entalpía de formación de un

compuesto es la energía necesaria

para formar un mol de dicho

compuesto a partir sus elementos,

medida, normalmente, en unas

condiciones de referencia estándar, 1

atm de presión y una temperatura de

298 K (25 °C). Esta entalpía es negativa cuando se

trata de una reacción exotérmica, que

desprende calor, mientras que es

positiva cuando es endotérmica, y

resulta nula para los compuestos

diatómicos.

CA

LO

R D

E

SO

LU

CIÓ

N

Es la variación de entalpia relacionada con

la adición de una cantidad determinada de

soluto a una cantidad determinada de

solvente a temperatura y presión

constantes. El proceso de disolución del Cloruro de

Sodio en agua requiere energía, ya que

deben separarse el Na+y el Cl- que se

encuentran unidos por fuerzas

electrostáticas en el cristal y

posteriormente solvatarse en el solvente

quedando al estado de iones en la

solución. El balance energético de estos

procesos puede dar un resultado positivo

o negativo, es decir, en algunos casos se

requiere energía para disolver un sólido y

en otros casos se desprende energía,

también en forma de calor. En el caso

particular de una disolución, el calor

desprendido o absorbido se llama “Calor

de Disolución”, o mejor “Entalpía de

Solución”, D Hsoln.

Ele

ctroquím

ica Electroquímica es una

rama de la química que

estudia la transformación

entre la energía eléctrica y

la energía química. En otras

palabras, las reacciones

químicas que se dan en la

interface de un conductor

eléctrico (llamado electrodo,

que puede ser un metal o

un semiconductor) y un

conductor iónico (el

electrolito) pudiendo ser una

disolución y en algunos

casos especiales, un sólido. 

Si una reacción química es

conducida mediante una

diferencia de potencial

aplicada externamente, se

hace referencia a una

electrólisis. En cambio, si la

caída de potencial eléctrico,

es creada como

consecuencia de la reacción

química , se conoce como

un"acumulador de energía

eléctrica", también llamado

batería o celda galvánica.

Las reacciones químicas

donde se produce una

transferencia de electrones

entre moléculas se conocen

como reacciones redox, y su

importancia en la

electroquímica es vital, pues

mediante este tipo de

reacciones se llevan a cabo

los procesos que generan

electricidad o en caso

contrario, son producidos

como consecuencia de ella. 

En general, la

electroquímica se encarga

de estudiar las situaciones

donde se dan reacciones de

oxidación y reducción

encontrándose separadas,

físicamente o

temporalmente, se

encuentran en un entorno

conectado a un circuito

eléctrico. Esto último es

motivo de estudio de la

química analítica, en una

subdisciplina conocida como

análisis potenciométrico.

Ele

ctr

oq

uím

ica

y c

eld

as

ele

ctr

olíti

cas

Cuando pasa una corriente eléctrica a través

de un conductor electrolito, el transporte de

materia se manifiesta en las discontinuidades

del sistema. Por ej., si en una disolución

acuosa diluida en un ácido se sumergen dos

alambres, preferentemente de platino, unidos

a los 2 polos de una batería voltaica que

actúa como fuente de corriente, se

desprenden en los alambres burbujas de

hidrogeno y oxigeno respectivamente, si la

disolución electrolítica contuviera una sal de

cobre o plata se liberaría el metal

correspondiente en lugar de hidrogeno. Los

fenómenos asociados con la electrólisis

fueron estudiados por Faraday y la

nomenclatura que utilizó y que se emplea

todavía fue ideado por Whewell.

Las celdas electroquímicas se usan

principalmente con dos fines:

Convertir la energía química en eléctrica

Convertir la energía eléctrica en química

Ele

ctro

quím

ica Y

C

eld

as

Volt

aic

as

Galv

ánic

as

Una celda voltaica es un dispositivo para producir energía

eléctrica a partir de una reacción redox. La principal

característica de la celda voltaica es la pared porosa que

separa las dos soluciones evitando que se mezclen. La

pared es porosa para que los iones la atraviesen. La

hemicelda del ánodo adquiere un exceso de iones de Zn

positivos (para mantener la neutralidad eléctrica necesita

iones negativos), al mismo tiempo, la hemicelda del

cátodo consume iones de Cu (para mantener la

neutralidad,éste debe eliminar iones negativos).Los iones

SO4= atraviesan la pared porosa para satisfacer la

neutralidad eléctrica de ambas hemiceldas.

 

Los tipos de celdas más comunes son: las pilas y el

acumulador de plomo.

 

Una celda voltaica aprovecha la electricidad de la

reacción química espontánea para encender una

lamparita, es decir, convierte energía potencial química

en energía eléctrica (fig. 6). Las tiras de cinc y cobre,

dentro de disoluciones de ácido sulfúrico diluido y sulfato

de cobre respectivamente, actúan como electrodos (el

derecho actúa como cátodo y el izquierdo como ánodo).

El puente salino (en este caso cloruro de potasio) permite

a los electrones fluir entre las cubetas sin que se mezclen

las disoluciones. Cuando el circuito entre los dos sistemas

se completa (como se muestra a la derecha), la reacción

genera una corriente eléctrica.

Celd

as

volt

aic

as

de

uso

pra

ctic

o

Tipos de pila

Una de las primeras pilas eléctricas, la Pila Daniell. Una

pila Daniell está formada por un electrodo de zinc

sumergido en una disolución diluida de sulfato de zinc

y otro electrodo de cobre sumergido en una disolución

concentrada de sulfato de cobre. Ambas disoluciones

están separadas por una pared porosa. En esta

situación la tensión de disolución del zinc es mayor que

la presión osmótica de los iones Zn++ y el electrodo se

disuelve emitiendo Zn++ y quedando cargado

negativamente. En la disolución de sulfato de cobre,

debido a su alta concentración de iones Cu,

depositándose Cu++ sobre el electrodo de este metal

que de este modo queda cargado positivamente. En

estas condiciones existirá una diferencia de potencial

de 1 voltio aproximadamente entre ambos electrodos.

Similar a la anterior es la Pila de Volta, considerada la

primera en su especie. En esta los electrodos son

también zinc y cobre y el electrolito es ácido sulfúrico.

Al disolverse ambos metales en el ácido, el cobre

adquiere un potencial mayor que el zinc,

estableciéndose por tanto una diferencia de potencial

de aproximadamente 1 voltio entre ambos. Esta pila

tiene el inconveniente de que al desprenderse

hidrógeno en el proceso, este se deposita en parte

sobre el cobre impidiendo el paso de corriente, por lo

que se dice que en estas condiciones la pila se ha

polarizado.