Conceptos de Física

Desde México: nanotecnología y agua

NANOTECNOLOGÍA PARA EL AGUA
(México, D.F.)

Apunte: Celdas electroquímicas, fem, etc.

Celdas electroquímicas

Celda electroquímica de corriente continua: conjunto de 2 electrodos, cada uno se encuentra en una disolución de electrolito, y están unidos por un puente salino.

Un electrodo es un conductor eléctrico, y un puente salino es un tubo que va de una celda a otra con un tapón poroso en cada extremo, y contiene una disolución saturada de electrolito, normalmente KCl. Así se consigue que pasen iones de una celda a otra y no líquido, volviéndose a compensar las cargas, ya que se desequilibran al producirse una reacción de oxidación en una celda y otra de reducción en la otra.

Para que circule corriente en la celda es necesario:

1. Que pueda haber una reacción de transferencia de electrones en cada uno de los electrodos.
2. Que dichos electrodos estén conectados mediante un conductor eléctrico.
3. Que las 2 celdas estén unidas mediante un puente salino.

Ejemplo de celda electroquímica:

Semicelda de reducción: Electrodo de Cu en disolución de CuSO4.

Semirreacción:

Cu+2 + 2 e- -------- Cuº

Semicelda de oxidación: Electrodo de Zn en disolución de ZnSO4.

Semirreacción:
Znº ---- Zn+2 + 2 e-

Se forma un potencial de unión, entre la disolución de ZnSO4 y el puente salino, y entre la disolución de CuSO4 y el puente salino.

Los electrones van desde el electrodo de Cu hasta el de Zn. En la semicelda de oxidación los iones Zn2+ se alejan del electrodo y los iones sulfato y bisulfato se acercan a él. En la de reducción los Cu2+ se aproximan al electrodo y los sulfato y bisulfato se alejan de él.

***

Potenciales de electrodo

Supongamos una celda con las siguientes semirreacciones:

2AgCl(s)+2e- ----- 2Ag(s)+2Cl-
2H+ + 2e- ---- H2(g)

aunque realmente aquí se da la semirreacción inversa, pero se considera su potencial de reducción.

El potencial de la celda se obtiene restando el de las 2 semirreacciones:

Ecel = E(AgCl) – E(H+)

O lo mismo es:

Ecel = Ecátodo – Eánodo

Definición de potencial de electrodo

Es el potencial de una celda electroquímica que contiene como ánodo un electrodo de referencia cuidadosamente escogido. Esta celda puede ser galvánica o electrolítica. El incremento de potencial con respecto al potencial de hidrógeno podrá ser positivo o negativo.

Potencial estándar de electrodo: es el potencial cuando los reactantes y productos tienen todos actividad igual a la unidad, y el potencial del puente salino se supone cero.

Ejemplo, celda en la que se da:

Cu2+ + H2(g) ---- Cu(s) + 2H+

El potencial observado es 0.337V. Como el del H2 es cero por ser el de referencia, el de Cu2+/Cu queda +0.337V, se escribiría así:

Cu2+ + 2e- ---- Cu(s) Eº = +0.337V

***

Información extraída de:

http://www1.us.es/pautadatos/publico/asignaturas/886/1078/INTROD~1.DOC

***

Conceptos adicionales:

Las principales características de las pilas (también llamadas celdas galvánicas) son las siguientes:
- Los agentes reductores y oxidantes se conectan a través de un puente salino y se encuentran en diferentes recipientes;
- La f.e.m. producida por la pila genera una corriente externa.
Los electrones pasan, a través de un hilo conductor, hacia el otro recipiente produciendo la reducción de éste, con lo que queda claro que de donde provenían los electrones, era el recipiente donde se produjo la Oxidación de la solución.
El valor de la fem depende tanto de las concentraciones de las soluciones como de la temperatura y del potencial de cada especie que participa en el proceso Redox.

***

f.e.m.= E Oxidación - E Reducción

Ejemplo:

¿Cual es la diferencia de potencial entre electrodos (o fem) de una pila formada por una solución de Sulfato de Cobre (CuSO4) y Sulfato de Zinc (ZnSO4), dentro de las cuales se introducen sendos electrodos de Cu y Zn respectivamente, la cual es conocida como Pila de Daniell?

Ambas soluciones están en contacto a través de un Puente Salino.
Si calculamos la fem entre electrodos en forma teórica (suponiendo CNPT) esta será igual a:
fem = E°Zn/Zn++ + E°Cu/Cu++
fem = 0,763v - (-0,34v)
fem = 1,103 v

***

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¿Tienes una respuesta para Francisco?

Me llamo Francisco Valdelande, vivo en Bilbao al norte de España. Me he podido bajar de internet su nota sobre la pequeña edad de hielo y el estudio de la dendrocronología en el cono sur.

El motivo de ponerme en contacto con ustedes es porque estoy haciendo un master de medio ambiente y una de las preguntas que debo responder es "¿Qué métodos experimentales emplearías para estudiar los efectos de La pequeña Edad de Hielo en tu ciudad?

¿Podrían decirme si existen otros métodos además del estudio de los anillos de los árboles o el de notas históricas, claro está, sobre el clima en aquella época?

Si me pudieran ayudar estaría muy agradecido.

Dándoles las gracias anticipadas, se despide

Francisco Valdelande
ezaman@euskalnet.net

(Esperamos que alguno de nuestros muy informados lectores pueda cubrir nuestra imposibilidad actual de responder a Francisco. Desde ya, muy agradecidos.)