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Resumen Electroquimica, Apuntes de Química Aplicada

La Electroquímica es una rama de la química que estudia los cambios y las interrelaciones entre energías y fenómenos, tanto químicos como eléctricos, mediante métodos de conducción, y reacción.

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 25/10/2020

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naue-d 🇦🇷

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UNIDAD 9
La electroquímica es la rama de la química que estudia la transformación entre la energía
eléctrica y la energía química. Los procesos electroquímicos son reacciones redox
(oxidación-reducción) donde la energía liberada por una reacción espontánea se convierte
en electricidad, o donde la energía eléctrica se aprovecha para inducir una reacción química
no espontánea.
Los procesos electroquímicos consisten en reacciones de óxido-reducción en las cuales:
-La energía liberada por una reacción espontánea es convertida en electricidad.
-La energía eléctrica es usada para hacer que una reacción no espontánea ocurra.
En una semirreacción de oxidación, los electrones aparecen como un producto; en una
semirreacción de reducción, los electrones aparecen como un reactivo.
método del ion-electrón. En este método la reacción global se divide en dos
semirreacciones: la reacción de oxidación y la de reducción. Las ecuaciones de estas
dos semirreacciones se balancean por separado y luego se suman para obtener la
ecuación global balanceada.´
Estado de oxidación: El estado de oxidación es un indicador del grado de oxidación de un
átomo que forma parte de un compuesto u otra especie química. Formalmente, es la carga
eléctrica hipotética que el átomo tendría si todos sus enlaces con elementos distintos fueran
100% iónicos. El estado de oxidación se representa por números que pueden ser positivos,
negativos o cero. El mayor estado de oxidación conocido es +8 para los tetroxidos de rutenio,
xenón, osmio, hassio y algunos complejos de plutonio, mientras que el menor estado de
oxidación conocido es -4 para algunos elementos del grupo del carbono.
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UNIDAD 9

La electroquímica es la rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química. Los procesos electroquímicos son reacciones redox (oxidación-reducción) donde la energía liberada por una reacción espontánea se convierte en electricidad, o donde la energía eléctrica se aprovecha para inducir una reacción química no espontánea. Los procesos electroquímicos consisten en reacciones de óxido-reducción en las cuales: -La energía liberada por una reacción espontánea es convertida en electricidad. -La energía eléctrica es usada para hacer que una reacción no espontánea ocurra.  En una semirreacción de oxidación, los electrones aparecen como un producto; en una semirreacción de reducción, los electrones aparecen como un reactivo.  método del ion-electrón. En este método la reacción global se divide en dos semirreacciones: la reacción de oxidación y la de reducción. Las ecuaciones de estas dos semirreacciones se balancean por separado y luego se suman para obtener la ecuación global balanceada.´ Estado de oxidación: El estado de oxidación es un indicador del grado de oxidación de un átomo que forma parte de un compuesto u otra especie química. Formalmente, es la carga eléctrica hipotética que el átomo tendría si todos sus enlaces con elementos distintos fueran 100% iónicos. El estado de oxidación se representa por números que pueden ser positivos, negativos o cero. El mayor estado de oxidación conocido es +8 para los tetroxidos de rutenio, xenón, osmio, hassio y algunos complejos de plutonio, mientras que el menor estado de oxidación conocido es -4 para algunos elementos del grupo del carbono.

Celda galvánica: Una celda galvánica o voltaica es un dispositivo experimental para generar electricidad mediante una reacción redox espontánea. En una celda galvánica, el ánodo es, por definición, el electrodo en el que se lleva a cabo la oxidación, y el cátodo es el electrodo donde se efectúa la reducción.

La corriente eléctrica fluye del ánodo al cátodo porque existe una diferencia de energía

potencial eléctrica entre los electrodos. El flujo de corriente eléctrica es análogo a la

caída de agua en una cascada debido a la diferencia de energía potencial gravitacional,

o al flujo de gas desde una zona de presión elevada a una de presión baja.

Experimentalmente la diferencia de potencial eléctrico entre el ánodo y el cátodo se

mide en forma experimental con un voltímetro.

La energía liberada en cualquier reacción redox espontánea se puede aprovechar directamente para realizar un trabajo eléctrico. Esta tarea se lleva a cabo a través de una celda voltaica o galvánica, que es un dispositivo en el que los electrones transferidos son forzados a pasar a través de una vía externa en vez de actuar directamente en los reactivos. Cuando ocurre una reacción redox, el agente reductor transfiere directamente los electrones al agente oxidante. Si se separan físicamente el oxidante y el reductor, la transferencia de electrones sólo sería posible a través de un conductor externo, por el cual fluirían los electrones hasta que se completara la reacción. El hecho de que los electrones fluyan de un electrodo al otro, indica que hay una diferencia de potencial entre ellos, que recibe el nombre de fuerza electromotriz (Fem), la cual se mide en voltios. Los electrones quedan libres y fluyen a través del circuito externo al cátodo, donde se consumen a medida que el Cu+2 se reduce. Debido a que el Zn se oxida, el electrodo pierde masa y la concentración del Zn+2 en la solución se incrementa con el funcionamiento de la celda. Del mismo modo, el electrodo de Cu gana masa y la solución de Cu+2 se hace menos concentrada a medida que el Cu+2 se reduce a Cu. A medida que la celda funciona, la oxidación de Zn introduce iones adicionales de Zn+2 en el compartimiento del ánodo. A menos que se aplique algún método para neutralizar esta carga positiva, no habrá más oxidación. Igualmente, la reducción del Cu+2 en el cátodo deja un exceso de cargas negativas en solución en ese compartimiento. La neutralidad eléctrica se mantiene

Pila de níquel-cadmio: El cadmio metálico actúa como ánodo y el NiO2, que se reduce del Ni(OH)2 sirve como cátodo. Como en la batería de plomo, los productos sólidos de la reacción se adhieren a los electrodos, lo cual permite que las reacciones se puedan invertir fácilmente y así lograr recargarlas. Celda de combustible: Celda electroquímica que requiere un suministro continuo de reactivos para seguir funcionando. Problemas: Elevada temperatura de operación, desperdicio de energía, aceleración de la corrosión de las partes de la celda, altos costos. ELECTROLÍSIS Consiste en la realización, por medio del suministro de energía eléctrica, de una reacción química termodinámicamente imposible de verificar de una forma espontánea. Una celda electrolítica o cuba electrolítica consta de dos electrodos inmersos en una sal fundida o una solución acuosa. La celda es activada por un acumulador o alguna otra fuente de corriente eléctrica directa. La batería actúa como una bomba de electrones pues los impulsa a uno de los electrodos y los jala del otro. La pérdida de electrones en un electrodo le da a éste una carga positiva y la adición de electrones al otro electrodo hace que este se haga negativo. Algunas aplicaciones de la electrolisis:

  • Descomposición del agua para obtener hidrógeno y oxígeno
  • Deposito electrolítico de metales activos
  • Purificación (Refinación) electrolítica de metales
  • Recubrimiento metálico electrolítico. Recubrimiento por oxidación electrolítica (anodizado)
  • Electro pulido. Plateado – Niquelado electrolítico.
  • Tratamientos anticorrosivos de superficie CORROSIÓN Las reacciones de corrosión son reacciones redox en las cuales un metal es atacado por alguna sustancia en su ambiente y convertido en un compuesto indeseado. Todos los metales con excepción del oro y el platino son capaces termodinámicamente de oxidarse en presencia de aire a temperatura ambiente. La corrosión es un proceso electroquímico capaz de destruir una estructura metálica por la acción de numerosas celdas galvánicas que se forman en su superficie cuando dicha estructura está inmersa en un medio acuoso conductor. Este proceso se ve favorecido por la presencia de agua y sales. En algunos casos la oxidación puede dar como resultado la formación de una capa de óxido protectora y aislante, que evita una reacción posterior. (Casos del Aluminio, Magnesio, Acero inoxidable, Nichrome).