FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

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Se clasifican las celdas electroquímicas en dos tipos:

Celdas electrolíticas: son aquellas en las que la energía eléctrica procedente de una fuente externa, hace que tenga lugar una reacción química no espontánea.

Celdas voltaicas: son aquellas en que las reacciones químicas espontáneas producen electricidad y la suministran a un circuito externo.

La corriente eléctrica representa transferencia de carga. La carga se puede conducir a través de metales y electrolitos líquidos puros o de disoluciones conteniendo electrolitos. El primer tipo de conducción se denomina conducción metálica. Implica el flujo de electrones sin un movimiento análogo de los átomos del metal y sin cambios obvios en el metal. La conducción iónica o electrolítica es la conducción de la corriente eléctrica mediante el movimiento de iones a través de una disolución o de un líquido puro. Los iones cargados positivamente migran hacia el electrodo negativo (cátodo), mientras que los iones cargados negativamente se mueven hacia el electrodo positivo (ánodo). Ambos tipos de conducción, iónica y metálica tienen lugar en celdas electroquímicas.

Los electrodos son superficies sobre las que tienen lugar las semi-reacciones de oxidación y reducción. Pueden participar o no en las reacciones. Aquellos que no reaccionan se denominan, electrodos inertes. Independientemente del tipo de celda, electrolítica o galvánica, los electrones se identifican de la manera siguiente:

[pic 2]

El cátodo se define como electrodo en el que tiene lugar la de reducción a medida que los electrones son captados por algunas especies químicas. El ánodo es el electrodo en el que tiene lugar la oxidación a medida que se pierden electrones por algunas especies químicas.

En algunas celdas electrolíticas las reacciones químicas no espontáneas son forzadas a producirse debido al paso de energía eléctrica. Este proceso se denomina electrólisis. Una celda electrolítica consta de un recipiente con el material de reacción y los electrodos inmersos en el material de reacción y conectados a una furente de corriente continua. A menudo se utilizan electrodos inertes a modo que no reaccionen.

Las celdas voltaicas las celdas en las que se realizan las reacciones de oxidación reducción, son dos, están separadas, siendo necesario que para completar el circuito conectarlas a través de un medio conductor, en el cual pueden moverse los cationes y aniones; denominado puente salino, que en su forma más simple, es un tubo en forma de “U” invertida que contiene un electrolito inerte como el KCl o NH4NO3, cuyos iones no deben reaccionar con los iones de la disolución o los electrodo.

- CELDAS ELECTROLÍTICAS

Otra opción que ofrecen las reacciones redox es la posibilidad de invertir el curso espontáneo de los procesos químicos mediante la aplicación de una diferencia de potencial externa. Si cuando se disponen dos semiceldas estándar de Cu2+/Cu y Zn2+/Zn se genera una diferencia de potencial de 1.1 V, aplicando una tensión externa ligeramente superior a 1.1 V podemos lograr que ocurra el proceso opuesto al que dictan los criterios de espontaneidad química. Esto, obviamente, no vulnera los principios generales de la Termodinámica, dado que la reacción se invierte gracias a un aporte externo de energía eléctrica. En este caso, estaríamos convirtiendo energía eléctrica, suministrada por un generador de corriente, en energía química, dado que se estarían generando productos cuya energía química es superior a la de los reactivos. Las leyes de Faraday rigen los fenómenos de electrólisis, término que se aplica para describir los procesos de conversión de energía eléctrica en energía química. 1.ª La masa de una sustancia liberada es directamente proporcional a la cantidad de electricidad (o bien, a la intensidad de corriente, I, y al tiempo que circula, t). 2.ª Las masas de diferentes sustancias, liberadas por la misma cantidad de electricidad, son directamente proporcionales a los pesos equivalentes de las mismas. La cantidad de electricidad necesaria para liberar un equivalente (o equivalente-gramo) de cualquier sustancia se ha determinado experimentalmente, resultando ser 9.648456·104 96500 C, que recibe el nombre de faraday (se representa por F). Teniendo en cuenta el valor numérico del faraday, las dos leyes de Faraday se pueden reunir en la siguiente expresión:

[pic 3]

Donde m es la cantidad de sustancia liberada en gramos; I, la intensidad de la corriente en amperios; t , el tiempo que ésta circula en segundos; y Peq el peso equivalente de la sustancia

- Diseño experimental.

- Se pone sobre una superficie plana, una cubeta, dentro de ella se pone el primer par de electrodos.

- Se agrega el primer jugo acido de modo que alcance a cubrir un poco los electrodos.

- Se conecta el multímetro a los electrodos y se toma el voltaje que arroje.

[pic 4]

- Este procedimiento se realiza combinando los electrodos de modo tal que se hagan pares con todos ellos.

- Después de haber tomado los datos de todas las parejas de electrodos posibles, se procede a lavar bien la cubeta y los electrodos.

- Se repite el mismo procedimiento, ahora con otro de los jugos ácidos y de igual manera se toman los datos que arroje el multímetro, esto mismo se hace con todos los jugos ácidos.

[pic 5]

- Ahora, se mezclan dos jugos en la cubeta y se hace el mismo procedimiento de combinar los electrodos con todas las parejas posibles y se toman los datos que arrojen.

[pic 6]

- Lo mismo se hace con otra combinación de jugos y así se termina con el procedimiento.

-

Datos.

- Tabla de valores de voltajes para cada uno de los jugos:

Electrodos

Maracuyá

Limón

Piña

Cobre – Hierro

0,5 V