1.2. Procesos electroquímicos
Procesos Electroquímicos
Electroquímica:
La Electroquímica es la parte de la química que trata acerca 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.
Es por ello, que el campo de la electroquímica ha sido dividido en dos grandes secciones. La primera de ellas es la Electrólisis, la cual se refiere a las reacciones químicas que se producen por acción de una corriente eléctrica. La otra sección se refiere a aquellas reacciones químicas que generan una corriente eléctrica, este proceso se lleva a cabo en una celda o pila galvánica.
Si una reacción química es conducida mediante una diferencia de potencial aplicada externamente, se hace referencia a una electrólisis. En cambio, si la caída de potencial eléctrico, es creada como consecuencia de la reacción química , se conoce como un "acumulador de energía eléctrica", también llamado batería o celda galvánica.
Si una reacción química es conducida mediante una diferencia de potencial aplicada externamente, se hace referencia a una electrólisis. En cambio, si la caída de potencial eléctrico, es creada como consecuencia de la reacción química , se conoce como un "acumulador de energía eléctrica", también llamado batería o celda galvánica.
Reacciones de Oxidación-Reducción.
Oxidación y Reducción:
La oxidación es la pérdida de electrones por una sustancia. El término Oxidación se utiliza porque las primeras reacciones de este tipo en estudiarse a fondo fueron las reacciones con oxígeno. Muchos metales reaccionan directamente con el O2 del aire para formar óxidos metálicos. En estas reacciones el metal transfiere electrones al oxígeno, para así formar un compuesto iónico con el ión metálico y el ión óxido. El Ejemplo más conocido de oxidación es la reacción entre el hierro metálico y el oxígeno en presencia del agua. En este proceso el Hierro se oxida (pierde electrones).
La reacción entre el Hierro y el oxígeno tiende a ser relativamente lenta, pero otros metales, como los metales alcalinos y los alcalinotérreos, reaccionan rápidamente al exponerse al aire.
Cuando un átomo, ión o molécula adquiere una carga más negativa, es decir, cuando ganas más electrones se dice que se reduce. La Reducción es la ganancia de electrones por una sustancia. Cuando un reactivo pierde electrones (cuando se oxida), otro reactivo debe ganarlos. En otras palabras la oxidación va emparejada con la reducción de alguna otra sustancia.
Las reacciones de Oxidación-Reducción, también son conocidas como Reacciones Redox y son aquellas donde los electrones de los Reactivos de una Reacción Química se transfieren entre sí.
En este proceso hay un factor muy importante que es el Número de Oxidación que corresponde a la carga del elemento químico; es decir, corresponde a un valor arbitrario que se le ha asignado a cada elemento químico, el cual indica la cantidad de electrones que podría ganar, perder o compartir cuando se forma un compuesto y que sumadas debe ser igual a cero.
Conocer el número de oxidación de los elementos de un compuesto es de vital importancia para reconocer si es una reacción de Oxidación o de Reducción (cabe destacar que todo compuesto químico parte de la Neutralidad).
Celdas Electroquímicas:
Las celdas electroquímicas fueron desarrolladas a finales del siglo XVIII por los científicos Luigi Galvani y Allesandro Volta por lo que también se las denomina celda galvánica o voltaica en su honor.
Una celda electroquímica es un dispositivo experimental utilizado para generar electricidad a través de la energía liberada de una reacción redox espontánea. Esta funciona mediante la transferencia de electrones que se realiza mediante una ruta externa (alambre que conecta los metales), en lugar de hacerlo directamente entre los reactivos presentes. Los electrones que fluyen por el alambre y los iones que se mueven en la disolución constituyen una corriente eléctrica, este flujo de carga eléctrica se utiliza para realizar trabajo electrico.
Los dos metales sólidos conectados mediante el circuito externo se llaman electrodos, que por definición el electrodo en el que ocurre la oxidación se llama ánodo y en el que ocurre la reducción cátodo.
Las celdas voltaicas están formadas por compartimentos llamados semiceldas, que son los sitios de la semireacción de oxidación y de la semireacción de reducción.
Ejemplo. Una barra de zinc metálico se introduce en una disolución de ZnSO₄ y una barra de cobre metálico se introduce en una disolución de CuSO₄. La celda voltaica o galvánica opera con el principio de que la oxidación de Zn a Zn+ y reducción de Cu₂+ a Cu pueden llevarse a cabo simultáneamente, en forma separada, con la transferencia de electrones a través de un circuito externo, que es un alambre por donde hay una corriente eléctrica formada por los electrones y los iones. La barra de zinc y la barra de cobre (los metales sólidos) se llaman electrodos.
Para completar el circuito eléctrico, las disoluciones deben conectarse a través de un medio conductor (puente salino) en el cual puedan moverse los aniones y cationes.
Corrosión:
Corrosión es el término que se usa generalmente para denominar el deterioro de metales por un procesos electroquímicos. A nuestro alrededor hay varios ejemplos de corrosión como el fierro oxidado, la empañadura de la plata, etc. La corrosión causa enormes daños a edificios, puentes, barcos y autos.
Las Reacciones de corrosión son reacciones redox espontáneas, en las cuales un metal es atacado por alguna sustancia en su ambiente y se convierte en un compuesto no deseado.
Para casi todos los metales, la oxidación es un proceso termodinámicamente favorable en aire a temperatura ambiente. Cuando la oxidación de un objeto metálico no se inhibe, puede destruir el objeto. Sin embargo la oxidación forma una capa protectora aislante de óxido que impide al metal que siga reaccionando.
Para un mejor entendimiento:
Fuentes:
2. UNAM. (2010). Enclopedia de conocimientos fundamentales. Mexico : siglo veintiuno editores.
3. Browin, Lemay, Burten, Murphy & Woodward. (2014). Química, la Ciencia Central. Decimosegunda Edición. México : Pearson Educación.
4. Raymond Chang. (1992). Qímica .Primera Edición en Español. México : McGRAW-HILL.
4. Raymond Chang. (1992). Qímica .Primera Edición en Español. México : McGRAW-HILL.
