18: Electroquímica

Desde hace mucho tiempo me he resistido a escribir un capítulo sobre electroquímica en estas notas sobre electricidad y magnetismo. El motivo de esto, francamente, es que no soy químico, sé relativamente poco sobre el tema, y realmente no estoy calificado para escribir sobre él. No obstante, un conjunto de notas sobre electricidad y magnetismo sin mención alguna de este enorme tema no es muy satisfactorio, así que quizás debería intentar un poco. Haré poco, sin embargo, que no sea meramente introducir y definir algunas palabras.

Quizás podamos pensar en dos tipos de celdas con propósitos bastante opuestos. En una celda electrolítica, pasamos una corriente eléctrica a través de un líquido conductor a través de dos electrodos, que pueden ser del mismo o de diferentes metales. El objetivo puede ser simplemente ver qué sucede (es decir, la investigación científica); o puede ser depositar un metal de una sal en la solución electrolítica sobre uno de los electrodos, como, por ejemplo, en chapado de plata, o en la fabricación industrial de aluminio; o puede ser romper el electrolito en su elementos constitutivos, como, por ejemplo, en un aula demostrando que el agua consiste en dos partes de hidrógeno a una de oxígeno. El proceso se llama electrólisis; la etimología griega de la palabra electrólisis sugiere “aflojamiento” por la electricidad.

El otro tipo es lo que comúnmente llamamos una “batería”, como una batería de linterna o una batería de automóvil. En una “batería”, tenemos un electrolito y dos polos metálicos (generalmente de diferentes metales, o quizás un metal y carbono). Debido a las reacciones químicas dentro de la batería, existe una pequeña diferencia de potencial (generalmente alrededor de uno o dos voltios) a través de los polos, y cuando la “batería” está conectada a un circuito externo, podemos extraer una corriente continua de la batería. Estrictamente, deberíamos llamarlo “celular” en lugar de “batería”. Una “batería” es una batería de varias celdas en serie. Por lo general, una linterna sostiene una batería de dos o tres celdas. La batería de un automóvil es realmente una batería de varias celdas conectadas y puede llamarse correctamente batería. Desafortunadamente en el lenguaje común a menudo nos referimos a una sola celda como una “batería”. Para distinguir una celda en este sentido de lo que he llamado una “celda electrolítica”, me referiré a una celda de la que esperamos extraer una corriente como una “celda eléctrica”. Espero que estos términos opuestos “celda electrolítica” y “celda eléctrica” no resulten demasiado confusos. Si lo hacen, me alegrarían las sugerencias. Una sugerencia que he escuchado es llamar a una célula eléctrica una “celda galvánica”. Otra es una “célula voltaica”.

En una celda electrolítica, el electrodo positivo se llama ánodo, de una derivación griega que sugiere “arriba”. El electrodo negativo es el cátodo, de una derivación griega que sugiere “abajo”. En el electrolito, la corriente es transportada por iones positivos e iones negativos. Los iones positivos, que se mueven hacia el cátodo, se llaman cationes, y los iones negativos, que se mueven hacia el ánodo, se llaman aniones.

¿Te parece confuso que el electrodo positivo sea el ánodo, pero el ion positivo es el catión? Y que el electrodo negativo es el cátodo, pero el ion negativo es el anión? Si lo haces, no estás solo. Los encuentro confusos. Solución: Sugiero que se llame al electrodo positivo el electrodo positivo; el electrodo negativo el electrodo negativo; el ion positivo el ion positivo; y el ion negativo el ion negativo. De esa manera no hay probabilidad de que te malinterpreten.

Ahora bien, cuando llegamos a las celdas eléctricas, puede ser que se inviertan los papeles de los electrodos. Lo que fue un electrodo positivo en una celda electrolítica puede ser el lado negativo de una celda eléctrica. ¿Cómo les vamos a llamar? Sugiero que, cuando estamos hablando de celdas eléctricas no usemos en absoluto la palabra “electrodo”. Nos referiremos al polo positivo y al polo negativo de una celda eléctrica.