ELECTROQUÍMICA

La 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 interfaz de un conductor eléctrico y un conductor iónico pudiendo ser una disolución y en algunos casos especiales, un sólido. 

• La electroquímica aplicada es el empleo de los procesos electroquímicos en cualquier tipo de aplicaciones industriales, tales como síntesis de productos farmacéuticos, nanotecnologías, tratamientos de residuos, recuperación de metales pesados, deposiciones metálicas, etc.

REFERENCIA A LA ELECTROQUIMICA

CELDA ELECTROQUÍMICA 

Una celda electroquímica es un dispositivo experimental por el cual se puede generar electricidad mediante una reacción química (celda Galvánica) ó por el contrario, se produce una reacción química al suministrar una energía eléctrica al sistema (celda Electrolítica). Estos procesos electroquímicos son conocidos como “reacciones electroquímicas” ó “reacción redox” donde se produce una transferencia de electrones de una sustancia a otra, son reacciones de oxidación-reducción.

COMO FUNCIONAN LAS CELDAS

CELDAS ELECTROLÍTICAS

 

Las celdas electrolíticas son impulsadas por una fuente externa que actúa como una bomba de electrones. Son sistemas que emplean energía eléctrica para producir cambios químicos, son de naturaleza no espontánea.

• En la celda electrolítica la batería u otra fuente de corriente eléctrica, empuja los electrones hacia el cátodo, por lo que éste tiene signo negativo (–) y los toma del ánodo, por lo que éste es positivo (+).

FUNCIÓN DE LAS CELDAS ELECTROLÍTICAS

PARTES DE UNA CELDA ELECTROLÍTICA

Se trata de un tipo particular de celdas electroquímicas. Esto quiere decir que son dispositivos en los que la especie que se oxida y la que se reduce no están en contacto directo, sino que se encuentran en compartimientos diferentes o reaccionan en electrodos separados físicamente.

Toda celda electrolítica está formada por algunos elementos básicos que son:

• Dos electrodos denominados ánodo y cátodo.

• Una solución de la sustancia que pretendemos someter a electrólisis o, en su defecto, esta misma sustancia en estado líquido (por ejemplo, una sal fundida).

• Conductores eléctricos.

• Una fuente de energía eléctrica.

El proceso se lleva a cabo para reacciones que en condiciones normales no son espontáneas. Esto quiere decir que son reacciones de óxido reducción cuyo potencial de celda, dadas las concentraciones de las especies y las condiciones de temperatura y presión, es negativo.

BATERÍA DE UN AUTO

CELDAS VOLTAICAS 

(GALVÁNICAS)

Las celdas voltaicas, son un dispositivo en el que la transferencia de electrones se produce a través de un circuito externo en vez de ocurrir directamente entre los reactivos, de esta manera el flujo de electrones puede ser utilizado. Recibe su nombre en honor a Luigi Galvani.

COMPONENTES FUNDAMENTALES DE UNA CELDA VOLTAICA 

La celda galvánica es una celda electroquímica que obtiene una corriente eléctrica a partir de energía química. Este dispositivo consiste en dos metales diferentes conectados por medio de un puente salino o un disco poroso situado entre cada media celda. Recibe su nombre en honor a Luigi Galvani.

• Los electrones fluyen desde el ánodo, de una celda voltaica, hacia el cátodo a causa de una diferencia de energía potencial. La energía potencial de los electrones es mayor en el ánodo que en el cátodo, por esta razón, los electrones fluyen espontáneamente del primero al segundo a través de un circuito externo.

PROCESO DE LA CELDA GALVÁNICA

Para que un proceso electroquímico pueda ocurrir, el sistema de reacción debe estar compuesto por celdas que es el compartimiento donde ocurre la reacción y por otro lado también los electrodos que son la superficie donde ocurre la oxidorreducción, los electrodos permiten la entrada o salida de corriente eléctrica.

En cuanto a los electrodos también hay dos tipos, por un lado, vamos a llamar a un electrodo como cátodo y vamos a recordar que en el cátodo siempre ocurre la reducción o ganancia de electronos y el opuesto al cátodo es el ánodo donde ocurre nuestro proceso de oxidación o perdida de electrones.

CICLO DE LA CELDA GALVÁNICA

FÓRMULAS Y EJEMPLOS

Primera ley de Faraday de la electrólisis: La masa de una carga eléctrica depositada en un electrodo durante la electrolisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad transferida a este electrodo. La cantidad de electricidad se refiere a la cantidad de carga eléctrica, que en general se mide en coulombs.

Segunda ley de Faraday de la electrólisis: Para una determinada cantidad de electricidad (carga eléctrica), la masa depositada de una especie química en un electrodo , es directamente proporcional al peso equivalente del elemento. El peso equivalente de una sustancia es su masa molar dividido por un entero que depende de la reacción que tiene lugar en el material, este número representa la cantidad de moles de electrones puestos en juego en la reacción de oxidación-reducción.

FÓRMULA 

FÓRMULA DE LA ELECTROLISIS

Donde:

• m es la masa de la sustancia producida en el electrodo (en gramos).
• Q es la carga eléctrica total que pasó por la solución (en coulombs).
• F es la contante de faraday.
• M es la masa molar de la sustancia (en gramos por mol).
• z es el número de valencia de la sustancia como ion en la solución (electrones por ion).

En el caso de que la electrólisis tenga lugar en corriente continua

FÓRMULA DE LA ELECTROLISIS
 CON CORRIENTE CONTINUA

Donde:

• I es la intensidad de corriente eléctrica (en amperios).
• t es el tiempo transcurrido (en segundos).
  

Sustituyendo esta expresión para la carga Q en la ecuación anterior, obtenemos:

FÓRMULA CON Q SUSTITUIDA

y por lo tanto, como n=m/M

Donde:

• n es la cantidad de sustancia liberada (en moles).

En el caso de que la corriente varíe en el tiempo, la intensidad instantánea se define como:

Integrando, obtenemos que la carga total es:

Donde:

• t0 es el instante de tiempo inicial.
• tf es el instante de tiempo final.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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(N.d.-b). Fisquiweb.Es. Retrieved June 2, 2022, from https://fisquiweb.es/Apuntes/Apuntes2Qui/Problemas/Electroquimica.pdf

INTEGRANTES:

Fuentes Ramírez Josmar Antonio 

Guerrero Aguilar Jonathan Omar

Guerrero Reyes Said Alejandro 

Hernández Nicolás Luisa Fernanda

García Cruz David 

González Rojas Mariana Itzel