Electroquimica

ELECTROQUÍMICA

I. OBJETIVOS

- Comprender las interacciones entre la química y la electricidad.

- Tener una comprensión del funcionamiento de las celdas galvánicas y electrolíticas.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO

En esta parte daremos a conocer la parte teórica, proporcionando información de lo más básico a lo más complejo.

Electroquímica

Es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química.

En general, la electroquímica se encarga de estudiar las situaciones donde se dan reacciones de oxidación y reducción.

Reacciones de oxidación y reducción

Se denomina reacción de reducción-oxidación, de óxido-reducción o, simplemente, reacción redox, a toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación.

Para que exista una reacción de reducción-oxidación, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones, y otro que los acepte:

El agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir, siendo oxidado.

El agente oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir, siendo reducido.

1. Celda galvánica

La celda galvánica o celda voltaica, denominada en honor de Luigi Galvani y Alessandro Volta respectivamente, es una celda electroquímica que obtiene la energía eléctrica a partir de reacciones redox espontáneas que tienen lugar dentro de la misma. Por lo general, consta de dos metales diferentes conectados por un puente salino, o semi-celdas individuales separados por una membrana porosa. Volta fue el inventor de la pila voltaica, la primera pila eléctrica.

Puente salino

El puente salino es un tubo en forma de U que contiene una solución salina saturada mezclada en caliente con otra solución de agar al 5%. Al enfriarse la mezcla se coagula y adquiere la consistencia de gelatina, de manera que la solución no se escurre al invertir el tubo.

Funciones que cumple el puente salino

1. Permite el contacto eléctrico entre las dos soluciones de las semiceldas.

2. Mantiene la neutralidad eléctrica en cada semicelda.

3. Evita que se mezclen las dos soluciones.

2. Celda electrolíticas

Donde la energía eléctrica se transforma en energía química al conseguir que mediante una fuente externa de flujo de electrones (corriente eléctrica) se produzcan las reacciones redox, siendo este proceso no espontaneo.

Electrólisis de disoluciones acuosas

Cuando se usa una solución acuosa en una celda electrolítica, debemos considerar si es el agua o el soluto el que se va a oxidar o reducir. En este caso la electrólisis es más complicada porque están involucradas mas especies que pueden ser oxidadas o reducidas.

Sabemos que el agua se puede oxidar para formar O2 o reducir para formar H2, por lo que si analizamos el caso del NaCl(ac), tenemos que el H2O, el Na+ y el Cl–, pueden sufrir oxidación o reducción. Así observamos que no se puede preparar sodio por electrólisis de soluciones acuosas de NaCl ya que el agua se reduce con más facilidad que el Na+(ac).

Las posibles reacciones catódicas serán la reducción del ión Na+

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