SOLUCIONES A DIFERENTES CONCENTRACIONES

Variaciones en la conducción eléctrica en diferentes disoluciones

Marco teórico.

El primer acontecimiento y hecho histórico relacionado con la electroquímica se atribuye al anatomista y médico italiano Luigi Galvani (1737-1798), quien propuso la existencia de “la electricidad animal”. Galvani publicó su ensayo titulado De Viribus Electricitatis in Motum Musculari Commentarius, donde propuso que el tejido animal tenía una fuerza vital que activaba los nervios y músculos cuando se tocaban con un metal. En sus experimentos se pudo constatar que la contracción de los músculos se manifestaba por el paso de una corriente eléctrica. Independientemente de la veracidad de la fuerza vital desconocida, la contribución de Galvani fue determinante en el avance de las neurociencias. Por otra parte, el nombre de Galvani se asoció con el término “galvanizado”, que significa la formación de un recubrimiento protector sobre un metal por el paso de una corriente, creando una protección contra el fenómeno de corrosión de los materiales metálicos.

Más adelante los trabajos de Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (1745-1827), profesor de filosofía natural en la Universidad de Pavia, Italia, sirvieron de piedra angular para una serie de definiciones en física y electroquímica, contradijo la hipótesis de Galvani y confirmó que no existe un tipo de electricidad animal, sino que la electricidad que hacía contraer los músculos de la rana se debía a la composición de los materiales de los cables que se utilizaban a los extremos de las ancas. Es decir, uno de los alambres era Cu y el otro era Zn y, en realidad, la electricidad fluía debido a la diferencia de potencial eléctrico de los dos metales. De hecho el dispositivo utilizado por Volta se conoce como la “pila voltaica”, cuyos electrodos son precisamente discos de Cu y Zn sumergidos en una solución que contiene iones que transportan la carga eléctrica en solución. En honor a Volta, se asignó la unidad de potencial eléctrico al Volt, V, en el sí de unidades. La pila voltaica sirvió también para introducir la idea de la conducción iónica que es un mecanismo de conducción de la electricidad que presentan las sales disueltas en agua, también llamadas electrolito.

En 1800 los físicos William Nicholson y Anthony Carlisle descubrieron la electrolisis mientras trabajaban con las pilas de Volta al utilizar gotas de agua para mejorar la conducción entre estas y notar que burbujeaban al contacto con la electricidad y en observaciones posteriores notaron que en los diferentes polos de la pila se liberaban, de un lado hidrógeno y del otro lado oxígeno. El descubrimiento de la electrolisis permite avanzar en el hallazgo de elementos químicos, tal es el caso del potasio, el sodio, el magnesio y el calcio, todos descubiertos por Humprhy Davy entre 1807 y 1808.

Después de estudiar varios tipos de reacciones electrolíticas, en 1834, Michael Faraday, el físico y químico británico descubrió dos reglas simples y fundamentales de comportamiento, conocidas ahora como leyes de electrólisis de Faraday. El paso de una corriente eléctrica por una solución iónica es un fenómeno más complejo que el paso de una corriente por un metal. En el metal, los ingrávidos electrones transportan toda la corriente. En la solución iónica, la corriente es transportada por el movimiento de iones positivos y negativos masivos. Los iones positivos y negativos no transportan igual cantidad de corriente, de manera que se produce un gradiente de concentración en la solución. El flujo de electricidad por un conductor involucra una transferencia de electrones desde un punto de potencial más negativo a otro de menor negatividad. En los conductores electrolíticos, que incluyen soluciones de electrolitos fuertes y débiles, sales fundidas, y también algunas sales sólidas tales como el cloruro de sodio y el nitrato de plata, la transferencia electrónica tiene lugar por migración iónica, positiva y negativa hacia los electrodos. Esa migración involucra no sólo una transferencia de electricidad sino también el transporte de materia de una parte a otra del conductor. Además, el flujo de corriente en los conductores electrolíticos va siempre acompañado de cambios químicos en los electrodos que son muy característicos y específicos de las sustancias que componen el conductor y los electrodos. Mientras la resistencia de los conductores electrónicos se incrementa con la temperatura, la de los electrolíticos disminuye siempre que aumenta aquella. El mecanismo por el cual una corriente eléctrica pasa por una solución se comprende mejor con un ejemplo específico. Con este fin consideremos una celda, (figura 1) compuesta de electrodos inertes, en este caso platino, conectados a una fuente de corriente B y sumergidos en una solución acuosa de cloruro de sodio. El electrodo C, conectado al lado negativo de B, se denomina cátodo, y es aquél por el cual entran los electrones a la solución procedentes de B, por ejemplo, una batería. Al mismo tiempo, el electrodo A, conectado al lado positivo de la batería se denomina ánodo, por el cual salen los electrodos de la solución y regresan a B. En la solución tenemos iones cloro y sodio, y también alguno de hidrógeno y oxhidrilo debidos a la ionización muy ligera del agua. Ahora bien, cuando el circuito se cierra y pasa la corriente por la solución, se encuentra que el gas cloro escapa por el ánodo y el hidrógeno en el cátodo, mientras que se forma hidróxido de sodio en la solución inmediatamente próxima al cátodo. La explicación de todos estos cambios es la siguiente: Los electrones entran en la solución por el cátodo C y al combinarse con los iones hidrógeno forman el elemento monoatómico. Entonces se combinan dos átomos de hidrógeno formando una molécula de gas que se escapa del electrodo. Los electrones abandonan la solución en el ánodo, por descarga de los iones cloro y cada uno de éstos produce un electrón convirtiéndose en un átomo de cloro. Los electrones liberados de esta manera fluyen por el circuito externo desde el electrodo a la fuente de potencial, mientras que los átomos de cloro se combinan entre sí para formar cloro gaseoso que escapa. Vemos, pues, que los electrones desaparecen en el cátodo para formar una molécula de hidrógeno y simultáneamente otros dos se forman en el ánodo por los iones cloro al formar una molécula de cloro. El resultado neto es una transferencia de dos electrones desde el cátodo al ánodo. Al cerrar el circuito, los iones negativos o aniones, emigran hacia el ánodo, mientras que los positivos o cationes van hacia el cátodo. Como estas partículas están cargadas, su movimiento

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