Fuerza Electromotriz

protección catódica es un método de protección anticorrosiva, que consiste en catodizar una pieza que se quiere proteger, empleándola como el cátodo de una celda electroquímica; el ánodo puede ser de 'sacrificio' o 'indiferente', según el método. En la protección catódica con ánodo de sacrificio, la pieza a proteger es catodizada con la corriente producida por un ánodo de sacrificio, un metal menos noble que la pieza que se pretende proteger. En el método de corriente impresa, la corriente es generada por una fuente de corriente directa externa y el ánodo puede ser de un material indiferente o, inerte. En ambos métodos se emplea un electrodo de referencia para controlar el potencial del sistema a proteger.

Fuerza Electromotriz

"La fuerza electromotriz (FEM) de una celda es igual en signo y magnitud al potencial eléctrico de la pieza conductora metálica a la derecha, cuando la de la pieza similar a la izquierda es tomada como cero, estando la celda a circuito abierto."(IUPAC), es decir:

Ec = Eder - Eizq

Esto también puede ser escrito como

Ec = Ered - Eox

Si se toman en cuenta los potenciales de reducción correspondientes

Pilas galvánicas

También llamadas pilas voltaicas o simplemente pilas, están basadas en procesos electroquímicos en los que se produce una corriente eléctrica a partir de una reacción redox espontánea. En la siguiente figura se representa una celda galvánica llamada pila Daniel.

Clasificación y tipos de pilas

Las pilas se asocian en baterías (serie) para conseguir una f. e. m. mayor, y la intensidad de corriente producida varía desde algunos miliamperios hasta los 400 amperios necesarios para el arranque del motor del avión. Casi todas las reacciones redox se pueden emplear para la construcción de pilas, aunque solamente algunas de ellas son rentables económicamente. Las pilas se clasifican de dos formas.

a) Primarias.- En ellas a medida que se va produciendo energía se agota el combustible, por lo que en un momento determinado la pila se agota y no se puede regenerar. Las pilas primarias pueden ser húmedas o secas, según que el electrolito esté libre, en forma líquida o absorbido en un medio poroso.

b) Secundarias.- En ellas, el proceso de conversión de energía eléctrica es reversible. También se les llama acumuladores, y la pila se puede recargar haciendo pasar corriente eléctrica a través de ella.

Ecuación de Nernst

En la práctica, las celdas galvánicas no suelen trabajar en condiciones estándar, por lo que es conveniente calcular la f.e.m. de la pila en condiciones no estándar. Para obtener esa relación nos basta con sustituir en la ecuación (II) el valor obtenido en la ecuación (I) y tener presente que por analogía con (I) se cumple que para cualquier presión y temperatura

G(P,T) = - R T  pila

Sustituyendo en (II) - n F  pila = - n F º + R T ln Q

Dividiendo por n F nos queda:  pila = º - (R T / n F) ln Q

Si consideramos T = 298 ºK; R = 8,31 Julios; F = 96500 C y ln Q = 2,303 log Q obtenemos:

 =  º - ( 0 ,059/ n ) log K (V)

La relación (V) es la llamada ecuación de Nernst, que nos permite calcular la f.e.m de una pila en condiciones no estándar. En (V) hay que tener presente que:

 n = representa al número total de electrones intercambiados.

 0,059 es un valor constante evaluado a 25ºC.

 Q es el llamado cociente de reacción y representa las concentraciones de las sustancias que intervienen en la reacción, dadas en condiciones no estándar.

 En el cálculo de Q no intervienen los sólidos ni los líquidos puros. Se consideran su concentración constante e igual a 1 M.

 Si en la reacción intervienen sustancias en estado gaseoso, su concentración se expresa en atmósferas. Si son iones, en moles / l =  concentración molar .

 Se aplica tanto a las reacciones individuales como a la reacción global.

 Sirve para predecir la espontaneidad de los procesos redox, calcular concentraciones, constantes de equilibrio; constantes del producto de solubilidad; pH de las disoluciones, etc.

Aplicaciones de la electrólisis.-

 Obtención de metales, por ejemplo en la electrólisis del NaCI se obtiene Na(s) y en la electrólisis del Al2 O3 ( alúmina ) se obtiene Al(s).

 Refinado de metales que consiste en la eliminación de las impurezas que llevan.

 Plateado que consiste en platear una pieza metálica mediante electrólisis de una sal de plata en disolución, por ejemplo nitrato de plata.

(-) Cátodo Ag+ + 1e-  Ag (s)

 Niquelado que consiste en niquelar una pieza metálica mediante electrólisis de una sal de níquel en disolución, por ejemplo nitrato de níquel (II)

(-) Cátodo Ni+2 + 2 e -  Ni (s)

 Cromado: Consiste en cromar una pieza metálica mediante

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