Fuentes

• https://www.youtube.com/watch?v=lYV9pfK0SyE
• https://www.youtube.com/watch?v=1Klo5e_syGw
• "Manual de laboratorio 2014"

Celdas Galvánicas

La electroquímica también permite la construcción de otro tipo de celda llamada galvánica, cuya característica principal está en la transformación de la energía química que se almacena en las soluciones en forma de corriente  eléctrica. En estas celdas, el ánodo es el electrodo negativo y en él se sigue presentando la oxidación, mientras que el cátodo es el electrodo positivo y es donde se presenta la reducción. Los signos contrarios de los electrodos en las celdas galvánicas con respecto a las celdas electrolíticas se explican por el sentido contrario de la corriente eléctrica. Las celdas galvánicas han sido ampliamente usadas como generadoras de potencial, conocido como fuerza electromotriz: E. La fuerza electromotriz de una celda galvánica depende de las reacciones que se presentan en el ánodo y en el cátodo, de la temperatura, de la concentración de las soluciones electrolíticas y de la presión en caso de estar involucradas especies gaseosas en las reacciones químicas. En condiciones estándar( 25ºC, 1 atm de presión para los gases, concentraciones de soluciones 1,0M): el potencial generado por la celda se llama fuerza electromotriz estándar: Eº, que puede calcularse si se conocen los potenciales estándar de la reacciones de oxidación y reducción del ánodo y cátodo, así:

Eº_celda = Eºoxidacion + Eº_reducción

Por ejemplo esta celda consiste en dos medias celdas; una de ellas consta de un electrodo de cobre sumergido en una solución de sulfato de cobre(II) y la otra de un electrodo de zinc sumergido en una solución de sulfato de zinc. La figura  ilustra esta celda. De la tabla 2  se reconoce al zinc con un menor potencial de electrodo eº = - 0,76 V, mayor potencial de oxidación que el cobre:  eº = 0,34 V, por lo tanto, la media celda de zinc es el ánodo y la media celda de cobre el cátodo. Para la celda de Daniel las reacciones de ánodo y cátodo y su potencial se presenta a continuación:

Ánodo       Zn D Zn²⁺  +  2e^-           eº = 0.76 V

Cátodo     Cu²⁺ + 2e^- D Cu             eº = 0.34 V

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                                                            Zn + Cu²⁺ D Zn²⁺ + Cu      eº = 1.10 V

El siguiente video ilustra la situación:

Celda Galvánica

Una forma sencilla de recrear esta situación es a través de limones!

Celdas Electrolíticas

La construcción de celdas electrolíticas requiere de los siguientes elementos:

·      Solución electrolítica: sirve como medio para obtener electrólisis.

·      Electrodos: constituyen las terminales de la corriente eléctrica y están sumergidos en la solución electrolítica y en su superficie se presentan las reacciones químicas. Los electrodos reciben el nombre de ánodo y cátodo:

Ánodo: electrodo donde ocurre la oxidación.

Cátodo: electrodo donde ocurre la reducción.

La fuente de corriente envía electrones hacia el cátodo que se consumen durante la reducción, mientras que del ánodo salen electrones producidos por la oxidación. La carga eléctrica en la conducción electrolítica es transportada por los cationes que se mueven hacia el cátodo (polo negativo), y los aniones se mueven hacia el ánodo (polo positivo).

En una operación real de una celda electrolítica, el ánodo puede ser pasivo o activo. En el primer caso, el ánodo no se desgasta y mantiene su masa constante; la reacción de oxidación ocurre a partir de especies químicas específicas presentes en la solución. Los ánodos activos se consumen durante la electrólisis y en el proceso de electrodeposición de películas metálicas, deberán ser característicos del proceso así: para un cobrizado el ánodo deberá ser de cobre, para un plateado de plata y para un niquelado de níquel.

Una de sus aplicaciones en la vida diaria es en las baterías de los automóviles, como lo explicará a continuación el siguiente video:

Como funciona la batería del coche

Electrolitos

Los electrolitos (iones que pueden conducir la corriente eléctrica) se forman cuando se disuelve un soluto iónico en agua; este se disocia en iones positivos (cationes) y en iones negativos (aniones) que, por tener cargas diferentes, pueden conducir la corriente eléctrica.

Esta característica permite clasificar los solutos en “electrolitos” y “no electrolitos”.

Un electrolito será el que al disociarse da origen a una gran concentración de iones, hecho que permite mayor conductividad eléctrica. Se considera en la práctica que un electrolito fuerte se descompone en un 100%, lo cual impide equilibrios entre sus iones y la molécula correspondiente.

Un electrolito débil se disocia muy poco, de manera que no se produce una suficiente concentración de iones, por lo que no puede haber flujo de corriente eléctrica.

Las sustancias no electrolíticas tienen enlaces covalentes no polares que mantienen su individualidad al no ser disociadas por la acción de fuerzas electrostáticas. Algunas sustancias con enlaces covalentes polares no conducen la corriente eléctrica mientras se encuentran en estado sólido, líquido o gaseoso. Pero si se forma una solución acuosa, disolviéndolas en agua, conducen la corriente eléctrica, lo que indica que se han formado iones.