INTRODUCCION A LA ELECTROQUIMICA

OBJETIVOS

      Conocer los conceptos fundamentales y necesarios para que  el alumno comprenda las características y propiedades de los distintos  reactores electroquímico  especialmente en sus aspectos de transporte de materia y distribución de corriente y potencial.

      Analizar y determinar los aportes que ayudaron a surgir la electroquímica como ciencia

CONCEPTOS BÁSICOS DE ELECTROQUIMICA

Que es la  Electroquímica es la sección de la Química que considera las reacciones químicas en las que se produce una transferencia de electrones.  Trata de la relación entre las corrientes eléctricas y las reacciones químicas, y de la conversión de la energía química en eléctrica y viceversa. En un sentido más amplio, la electroquímica es el estudio de las reacciones químicas que producen efectos eléctricos y de los fenómenos químicos causados por la acción de las corrientes o voltajes.

Este tipo de reacciones químicas son llamadas reacciones electroquímicas o también reacciones de oxidación-reducción (reacciones redox).

Las reacciones electroquímicas se pueden producir tanto en un medio homogéneo (especies en disolución) como heterogéneo. En este último caso, generalmente, una de las especies que forma parte de la reacción de transferencia de electrones es un sólido (metal o semiconductor), mientras que otro de los reactivos está en disolución. Pero puede darse casos de reacciones redox en medios sólido-gas, o sólido-sólido, etc.

En las reacciones redox, existe una transferencia de electrones desde una de las especies de la reacción hacia otra especie. Por lo tanto, una especie pierde electrones, llamada reductor, que en este proceso pasará a un estado de oxidación más elevado, por lo tanto, oxidándose. La otra especie, capta los electrones, llamándose oxidante. Esta especie se reduce, pasando a un estado de oxidación menor.

Red₁ – ne^- <-> Ox₁
Ox₂ + ne^- <-> Red₂

Siempre que haya una especie que se oxida, debe haber otra especie que se reduzca en el sistema, ya que los electrones se deben transferir de una especie a otra, no crearse o destruirse.

Para que haya una reacción electroquímica con especies en disolución líquida, esta disolución debe ser conductora de electrones, esto se consigue utilizando una disolución iónica, ya que los iones pueden conducir electricidad. Esta sustancia que produce iones en disolución se denomina electrolito.

Existen dos tipos de reacciones electroquímicas principales en las que:

      Se necesita aporte de una corriente eléctrica externa. Estas reacciones electroquímicas no son espontáneas, por lo que se necesita ese aporte energético exterior para producirse. Este proceso se llama Electrólisis.

      Se genera corriente eléctrica a partir de la reacción. Estas reacciones son espontáneas, y además producen energía. Seguramente este tipo de reacciones están ocurriendo muy cerca de ti en estos momentos si tienes un móvil, un reloj, una calculadora o un automóvil. Exacto, las pilas y baterías, son los ejemplos más característicos de este tipo.

REACCIONES QUE PRODUCEN CORRIENTE ELÉCTRICA

Las reacciones REDOX indican una transferencia de electrones de la sustancia oxidada a la reducida. Si tales reacciones ocurren en forma espontánea pueden utilizarse como fuentes de energía eléctrica. Si los reactantes están en contacto, la energía liberada durante la transferencia electrónica es una forma de calor.

Como ejemplo sencillo de oxidación – reducción, consideraremos la reacción que verifica cuando se introduce una tira de Zinc en una solución de sulfato de cobre, esta reacción es espontánea, se deposita cobre metálico sobre la tira de Zinc la cual se disuelve gradualmente, liberándose energía térmica. La reacción será

Zn0 + CuS04  --------ZnS04 + Cu0

Los electrones se transfieren espontáneamente de los átomos de Zinc a los iones cobre.

Zn0 + Cu-+2 ---------Cu0 + Zn+2

Cuando examinamos la reacción anterior, vemos que cada átomo de Zinc debe perder 2 electrones para llegar a ser un ión de zinc y cada ión de cobre debe adquirir 2 electrones para resultar un átomo de cobre:

Zn0 -----------Zn+2 + 2e- (oxidación)

Cu+2 + 2e- --------Cu0 (reducción)

Electrodo donde se verifica la reducción se llama así porque los cationes se dirigen a él. Electrodo donde se verifica la oxidación llamado así porque los aniones se dirigen a él.

Aunque este fenómeno es de naturaleza eléctrica no puede detectarse ningún flujo de electrones, porque los iones de cobre tocan los átomos de zinc y los electrones se transfieren directamente desde los átomos de zinc a los iones directamente desde los átomos de zinc a los iones de cobre.

El hecho de que esta reacción sea espontanea significa que hay una fuerza motriz o potencial considerable que hace que los electrones circulen desde los átomos de Zn hacia los iones de Cu+2.

En todos los casos, la cantidad de material evolucionaba en cada electrodo cuando la  Corriente se pasa mediante un electrolito sigue una ley descubierta por el físico y químico Británico  “Miguel Faraday “Esta ley afirma que la cantidad de material transformada en cada electrodo es proporcional a la cantidad de electricidad transferida mediante el electrolito; y que el peso de los elementos transformados es proporcional a los pesos equivalentes de los elementos, que es, a los pesos atómicos de los elementos divididos por sus valencias .

referencias: