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11: Electroquímica

Última actualización

30 oct 2022
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- 10.12: Energía y Trabajo Libres
- Materia Frontal

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11.1: Celdas galvánicas
Una corriente eléctrica consiste en carga móvil. La carga puede estar en forma de electrones o iones. La corriente fluye a través de una trayectoria circular continua o cerrada llamada circuito. La corriente fluye a través de un medio conductor como resultado de una diferencia en el potencial eléctrico entre dos puntos en un circuito. El potencial eléctrico tiene las unidades de energía por carga. En unidades SI, la carga se mide en culombios (C), corriente en amperios y potencial eléctrico en voltios.
11.2: Potencial de reducción estándar
Las celdas electroquímicas suelen consistir en dos medias celdas. Las medias celdas separan la semirreacción de oxidación de la semirreacción de reducción y hacen posible que la corriente fluya a través de un cable externo. Una media celda contiene el ánodo. La oxidación ocurre en el ánodo. El ánodo está conectado al cátodo en la otra semicelda. La reducción ocurre en el cátodo. La adición de un puente de sal completa el circuito permitiendo que la corriente fluya.
11.3: Potencial celular, trabajo eléctrico y energía Gibbs
Un culombo (C) relaciona el potencial eléctrico, expresado en voltios, y la energía, expresada en julios. El faraday (F) es el número de Avogadro multiplicado por la carga sobre un electrón y corresponde a la carga en 1 mol de electrones. Las reacciones redox espontáneas tienen un ΔG negativo y por lo tanto un Ecell positivo. Debido a que la constante de equilibrio K está relacionada con ΔG, E°Cell y K también están relacionados. Las constantes de equilibrio grandes corresponden a grandes valores positivos de E°.
11.4: Dependencia del Potencial Celular en la Concentración
La ecuación de Nernst nos permite determinar la dirección espontánea de cualquier reacción redox bajo cualquier condición de reacción a partir de valores de los potenciales de electrodo estándar relevantes. Las celdas de concentración consisten en compartimientos anódicos y catódicos que son idénticos a excepción de las concentraciones del reactivo. Debido a que ΔG = 0 en equilibrio, el potencial medido de una celda de concentración es cero en equilibrio (las concentraciones son iguales).
11.5: Baterías
Las baterías comerciales son celdas galvánicas que utilizan sólidos o pastas como reactivos para maximizar la salida eléctrica por unidad de masa. Una batería es una unidad contenida que produce electricidad, mientras que una celda de combustible es una celda galvánica que requiere un suministro externo constante de uno o más reactivos para generar electricidad. Un tipo de batería es la pila seca Leclanché, que contiene un electrolito en una pasta ácida a base de agua.
11.6: Corrosión
La corrosión es un proceso galvánico que se puede prevenir con protección catódica. El deterioro de los metales a través de la oxidación es un proceso galvánico llamado corrosión. Los recubrimientos protectores consisten en un segundo metal que es más difícil de oxidar que el metal que se está protegiendo. Alternativamente, se puede aplicar un metal más fácilmente oxidado a una superficie metálica, proporcionando así protección catódica de la superficie. Una fina capa de zinc protege el acero galvanizado. También se pueden conectar electrodos de sacrificio
11.7: Electrólisis
En la electrólisis, se aplica un voltaje externo para impulsar una reacción no espontánea. La electrólisis también se puede utilizar para producir gases de hidrógeno y oxígeno a partir del agua. La galvanoplastia es el proceso mediante el cual se deposita un segundo metal sobre una superficie metálica. La cantidad de material consumido o producido en una reacción se puede calcular a partir de la estequiometría de una reacción de electrólisis, la cantidad de corriente pasada y la duración de la reacción electrolítica.
11.8: Procesos electrolíticos comerciales

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