ELECTROQUIMICA
Integrantes: -Dylan Andrés Paz Luna -Stiven Santa Popayán -Johann Steven Vargas -Juan Manuel Vélez home
IETI Antonio José Camacho
Santiago de Cali 29 de septiembre del 2014
ELECTROQUIMICA
INTEGRANTES: -Dylan Andrés Paz Luna -Estiven Santa Popayán -Johann Steven Vargas Orozco -Juan Manuel Vélez home
Área: Química
Profesor: Yonny Armando Pérez
Grado: 11-3 IETI Antonio José Camacho Santiago de Cali 29 de septiembre
CONTENIDO
Introducción
Definición de electroquímica
historia Reacciones de Reducción-Oxidación Balanceo de las ecuaciones Redox Medio Ácido Medio alcalino Celdas Corrosión
INTRODUCCION
Es la parte de la química que trata de la relación entre las corrientes eléctricas y las reacciones químicas, y de la conversión de la energía química en eléctrica y viceversa. En un sentido más amplio, la electroquímica es el estudio de las reacciones químicas que producen efectos eléctricos y de los fenómenos químicos causados por la acción de las corrientes o voltajes con este trabajo queremos que nuestros compañeros aprendan que la electroquímica estudia el factor que se da en la energía eléctrica y en energía química.
Electroquímica Estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química, La electroquímica parte de la Ciencia que se dedica al estudio de los procesos y factores que afectan el transporte de carga a través de la interface formada entre dos fases, generalmente un electrodo y una disolución en contacto con él. Una reacción electroquímica la podemos definir como una reacción redox en la que el intercambio de electrones tiene lugar en un electrodo; El cambio químico es producido por el intercambio de electrones realizado entre un electrodo y un aceptor o donador de electrones en una disolución Cuando suceden reacciones químicas se producen energía como la batería o pilas, también cuando la energía pasa por una mezcla homogénea o un conductor de energía como metales donde se produce una reacción química a esto se le llama Electroquímica.
Historia Los antecedentes acerca del conocimiento de la electricidad en tératmosférica, Charles-Augustin de Coulomb (teoría de atracción electrostática) en 1781 y los estudios de Henry Cavendish, Joseph Priestley y Humphry Davy en Inglaterra, se logró pavimentar el camino para el nacimiento científico de la electroquímica. Es, durante finales del siglo XVIII (Ilustración), cuando el anatomista y médico italiano Luigi Galvani marcó el nacimiento de la electroquímica de forma científica al descubrir el fenómeno que ocurría, al pasar electricidad por las ancas de rana y nuevamente al tocar ambos extremos de los nervios empleando el mismo escalpelo descargado. Dichas observaciones las publicó en su ensayo "De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius" (del Latín por, Comentario acerca del efecto de la electricidad en el movimiento muscular). Es de esta forma que en 1791 propuso la existencia de una sustancia "nervio-eléctrica" existente en toda forma de vida. El físico Italiano Alessandro Volta mostrando su "Pila" al emperador francés Napoleón Bonaparte en 1801. Galvani pensó que esta nueva fuerza vital, era una nueva forma de generación de electricidad natural, además de las ya conocidas por el hombre como la existente en los truenos y relámpagos o en algunos animales como la anguila eléctrica o las rayas eléctricas. Los aportes posteriores en la fabricación de la primera batería de la época moderna dada por Alessandro Volta permitieron que durante la revolución industrial, científicos connotados como William Nicholson y Johann Wilhelm Ritter fundaran la disciplina de la galvanoplastia. Años más tarde todo ello desembocaría en el descubrimiento de la termoelectricidad por Thomas Johann Seebeck.
Reacciones de Reducción-Oxidación Las reacciones de reducción-oxidación son las reacciones de transferencia de electrones. Esta transferencia se produce entre un conjunto de elementos químicos, uno oxidante y uno reductor (una forma reducida y una forma oxidada respectivamente). En dichas reacciones la energía liberada de una reacción espontánea se convierte en electricidad o bien se puede aprovechar para inducir una reacción química no espontánea.
Balanceo de las ecuaciones Redox Ecuación química Las reacciones electroquímicas se pueden balancear por el método ion-electrón donde la reacción global se divide en dos semirreacciones (una de oxidación y otra de reducción), se efectúa el balance de carga y elemento, agregando H+, OH−, H2O y/o electrones para compensar los cambios de oxidación. Antes de empezar a balancear se tiene que determinar en que medio ocurre la reacción, debido a que se procede de una manera en particular para cada medio.
Medio Ácido: El primer paso es escribir la reacción sin balancear: Luego se divide en dos semirreacciones:
Cada semirreación se balancea de acuerdo con el número y tipo de átomos y cargas. Como estamos en medio ácido los iones H+ se agregan para balancear los átomos de H y se agrega H2O para balancear los átomos de O.
Finalmente se multiplica cada semirreacción por un factor para que se cancelen los electrones cuando se sumen ambas semirreacciones.
Reacción Balanceada: En algunos casos es necesario agregar contraiones para terminar de balancear la ecuación. Para este caso, si se conociera el anión de la sal magnésica, ese sería el contraión. Se agrega por igual de ambos lados de la ecuación lo necesario para terminar de balancearla.
Medio alcalino También se explicará por medio de un ejemplo, cuando el Permanganato de potasio reacciona con el Sulfito de sodio. El primer paso es escribir la reacción sin balancear:
Luego se divide en dos semirreacciones:
Cada semirreación se balancea de acuerdo con el número y tipo de átomos y cargas. Como estamos en medio alcalino los OH− se agregan para balancear los átomos de H y normalmente se agrega la mitad de moléculas de H2O del otro lado de la semirreacción para balancear los átomos de O.
Finalmente se multiplica cada semirreación por un factor para que se cancelen los electrones cuando se sumen ambas semireacciones.
Ecuación balanceada: Reacción Balanceada:
En este caso se agregaron contraiones para terminar de balancear la ecuación (los cationes K+ y Na+)
Celda galvánica La celda galvánica o celda voltaica, denominada en honor de Luigi Galvani y Alessandro Volta respectivamente, es una celda electroquímica que obtiene la energía eléctrica a partir de reacciones redox espontáneas que tienen lugar dentro de la misma. Por lo general, consta de dos metales diferentes conectados por un puente salino, o semi-celdas individuales separados por una membrana porosa.
Celda electrolítica Se denomina celda electrolítica al dispositivo utilizado para la descomposición mediante corriente eléctrica de sustancias ionizadas denominadas electrolitos. Los electrolitos pueden ser ácidos, bases o sales. Al proceso de disociación o descomposición realizado en la célula electrolítica se le llama electrólisis
Corrosión Oxidación del metal. La corrosión es definida como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. De manera más general puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de menor energía interna. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, la salinidad del fluido en contacto con el metal y las propiedades de los metales en cuestión. Otros materiales no metálicos también sufren corrosión mediante otros mecanismos. La corrosión puede ser mediante una reacción química (redox) en la que intervienen dos factores: la pieza manufacturada (la concepción de la pieza: forma, tratamiento, montaje) el ambiente (por ejemplo, un ambiente cerrado es menos propenso a la corrosión que un ambiente abierto) o por medio de una reacción electroquímica Los más conocidos son las alteraciones químicas de los metales a causa del aire, como la herrumbre del hierro y el acero o la formación de pátina verde en el cobre y sus aleaciones (bronce, latón).
Corrosión del Hierro En condiciones atmosféricas ambientales, el hierro se cubre de una capa de solución electrolítica (humedad y aire del ambiente) y la película de óxido no lo protege adecuadamente porque no es capaz de evitar el acceso de los iones hasta el metal. Además esta capa es quebradiza y permite la penetración de la solución electrolítica.3 Cuando esto ocurre esto se cree que se llevan a cabo los siguientes procesos electroquímicos: Cuando una parte de la película metálica se quiebra actúa como ánodo liberando electrones, y la corrosión procede: Fe(s)\rightarrow Fe^{2+}(ac) + 2e^{-}\, Los electrones son transferidos desde el hierro reduciendo el oxígeno atmosférico en agua en el cátodo en otra región de la película metálica:
O_{2}(g) + 4H^{+}(aq) + 4e^{-} \rightarrow 2H_{2}O(l)\, Reacción Global: 2Fe(s) + O_{2}(g) + 4H^{+}(aq) \rightarrow 2Fe^{2+}(aq) + 2H_{2}O(l)\, La fem estándar para la oxidación del hierro: E^{o}=E^{o}_{catodo}-E^{o}_{anodo}\, E^{o}=1,23V-(-0,44V)=1,67V\, La corrosión del hierro se lleva a cabo en medio ácido; los H+ provienen de la reacción entre el dióxido de carbono y del agua de la atmósfera, formando Ácido carbónico. Los iones Fe2+ se oxidan según la siguiente ecuación: 4Fe^{2+}(ac) + O_{2}(g) + (4+2x)H_{2}O(l) \rightarrow 2Fe_{2}O_{3} + xH_{2}O(s) + 8H^{+}(ac)\,
Bibliografía
Wikipedia (http://es.wikipedia.org/wiki/Electroqu%C3%ADmica) Proyecto salón hogar (http://www.salonhogar.net/quimica/nomenclatura_quimica/electroquimica.htm) Monografía (http://www.monografias.com/trabajos73/electroquimica-conductos/electroquimicaconductos.shtml#introducca)