Gases, Termoquímica y Electroquímica, Cinética Química y Nanotecnología

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¿Qué es una celda voltaica (galvánica) y una celda electrolítica?

Las Celdas galvánicas, son un dispositivo en el que la transferencia de electrones, (de la semireacción de oxidación a la semireacción de reducción), se produce a través de un circuito externo en vez de ocurrir directamente entre los reactivos; de esta manera el flujo de electrones (corriente eléctrica) puede ser utilizado. La principal característica de la celda voltaica es la pared porosa que separa las dos soluciones evitando que se mezclen. La pared es porosa para que los iones la atraviesen.

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Las celdas electrolíticas por el contrario no son espontáneas y debe suministrarse energía para que funcionen. Al suministrar energía se fuerza una corriente eléctrica a pasar por la celda y se fuerza a que la reacción redox ocurra. Las celdas electrolíticas constan de un recipiente para el material de reacción, dos electrodos sumergidos dentro de dicho material y conectados a una fuente de corriente directa.En todas las técnicas de análisis electroquímico podremos identificar algo en común: en todas ellas es posible encontrar una celda de medida, con un número variable de electrodos, (igual o mayor que dos), donde se realizará la determinación.

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Investiga celdas voltaicas de uso práctico.

La aplicación fundamental de la celda voltaica son: las pilas y el acumulador de plomo. Coloquialmente llamadas baterías, las cuales hay de diversos tipos dependiendo de sus componentes químicos. En la vida común cada vez que usamos baterías se utiliza el principio de la celda voltaica, ejemplos en la medicina las pila o batería de un marcapasos, la batería de tu teléfono móvil, la batería de tu I-pod, la baterías de laptop, no importa el tamaño o la forma de la batería su principio de funcionamiento es el mismo: la celda voltaica.

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¿Cuál es el impacto ambiental de las baterías y los acumuladores?

La fabricación de pilas necesita de un aporte de energía mucho mayor del que generarán éstas durante su utilización. Asimismo, para su producción se utiliza una gran cantidad de materias primas escasas, caras y no renovables como la plata o el platino. La eliminación de estas pilas por incineración o desecho produce la liberación de sus componentes al medio ambiente, con el correspondiente daño para la salud. Entre estos componentes se encuentran varios metales pesados, algunos de ellos reconocidos como extremadamente tóxicos, cancerígenos, mutágenos o alergenos: cadmio, mercurio (usado como conservante), plomo, zinc, níquel, etc. Desgraciadamente, la mayoría de los usuarios opta por las pilas desechables, que solo en nuestro país suponen 2.500 toneladas anuales. Además, estos metales son muy persistentes, una sola pila de botón puede contaminar 400 litros de agua o un metro cúbico de tierra durante 50 años. 1 kg de pilas usadas puede contaminar entre 10 y 20 metros cúbicos de tierra… Se calcula que las dos terceras partes de las pilas usadas acaban en vertederos o en plantas incineradoras, con la consecuente contaminación de las capas freáticas y la atmósfera, respectivamente.

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Explicar en qué consiste el proceso de corrosión.

Cuando un metal está expuesto a un electrolito, por lo general, sufre un proceso de corrosión, en el cual el metal perderá cualidades físicas y químicas. El fenómeno de corrosión tiene la particularidad de suceder sólo en algunos puntos del metal, llamadas regiones anódicas, en contraposición con las regiones catódicas del metal, que no sufrirán el proceso de corrosión. En las regiones anódicas, lo que sucede es un proceso de oxidación, el material cede electrones, se oxida y se disuelve, mientras que en las regiones catódicas, sucede el proceso de reducción, se aceptan esos electrones y no sucede corrosión. Por ejemplo, si una pieza metálica importante debe estar enterrada, sufrirá corrosión al estar en contacto con el suelo. El grado de corrosión que sufrirá dependerá de ciertas características del suelo, como humedad, pH, y composición química de dicho suelo. Habitualmente se usa la medición de la resistividad eléctrica del suelo para determinar su potencial de corrosión. En suelos con baja resistividad, debido a alta composición de cloruros por ejemplo, habrá un gran potencial de corrosión, ya que los electrones tendrán facilidad para transportarse.[pic 5]

Corrosión de la base de acero de una plataforma en el océano debido a la diferencia de pH y conductividad eléctrica del agua salina

Cinética Química y Nanotecnología

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Realiza un mapa conceptual con lo siguiente:

La CINETICA QUÍMICA toma como base la VELOCIDAD DE REACCIÓN la cual está influida por:

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Catalizadores

Un catalizador es un factor importante que influye en la velocidad de una reacción química; asimismo, es la sustancia que presente en un proceso químico interviene en él sin transformarse, siendo capaz de provocar aceleración o retardo en la velocidad de la reacción química. Las vitaminas, fermentos, levaduras, hormonas y enzimas son catalizadores biológicos. Su presencia en los seres vivos hace posible efectuar reacciones químicas que desarrolladas en el laboratorio resultarían extremadamente lentas.

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Temperatura

La temperatura aumenta la velocidad de cualquier reacción. Asimismo, se incrementa la velocidad de desplazamiento de las moléculas, lo cual conduce a un mayor número de choques entre ellas; es decir, aumenta la energía cinética. La velocidad de reacción se duplica aproximadamente cada 10º C que aumenta la temperatura. Por tanto, cuando se eleva la temperatura en una reacción, las moléculas pueden chocar con la energía suficiente para que se efectúen