14: Celdas galvánicas
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Una celda electroquímica es un sistema en el que el paso de una corriente eléctrica a través de un circuito eléctrico se vincula a una reacción celular interna. Una celda galvánica, o celda voltaica, es una celda electroquímica que, cuando se aísla, tiene una diferencia de potencial eléctrico entre sus terminales; se dice que la celda es un asiento de fuerza electromotriz.
La reacción celular en una celda galvánica difiere de manera fundamental de la misma reacción (es decir, una con la misma ecuación de reacción) que tiene lugar en un recipiente de reacción que no forma parte de un circuito eléctrico. En el recipiente de reacción, los reactivos y productos están en la misma fase o en fases en contacto entre sí, y la reacción avanza en dirección espontánea hasta alcanzar el equilibrio de reacción. Esta reacción es la reacción directa.
La celda galvánica, en contraste, está dispuesta con los reactivos físicamente separados entre sí para que la reacción de la celda pueda avanzar solo cuando una corriente eléctrica pasa a través de la celda. Si no hay corriente, la reacción celular se ve obligada a tener lugar. Cuando el circuito eléctrico está abierto y la celda se aísla de su entorno, se alcanza rápidamente un estado de equilibrio térmico, mecánico y de transferencia. En este estado de equilibrio celular o equilibrio electroquímico, sin embargo, el equilibrio de reacción no está necesariamente presente, es decir, si los reactivos y productos se trasladaran a un recipiente de reacción con las mismas actividades, podría haber un avance espontáneo de la reacción.
Como se mostrará, las mediciones del potencial celular de una celda galvánica son capaces de producir valores precisos de cantidades de reacción molares de la reacción celular y constantes de equilibrio termodinámico, y de coeficientes medios de actividad iónica en soluciones electrolíticas.
Contributors
- Howard DeVoe, Associate Professor Emeritus, University of Maryland from Thermodynamics and Chemistry