Historia de la electroquímica electroquímica
La Historia de la electroquímica, como una rama de la fisicoquímica atravesó por diversos cambios hasta has ta su evo evoluc lución ión desde los primer primeros os mag magnet netos os en los siglos siglos XV XVII y XV XVII, II, a teo teoría rías s más desarrolladas involucrando las cargas elctricas, conductividad y modelamiento matemático en el siglo XIX donde el fenómeno de electroquímica por sí mismo se entendió me!or" #n dcadas recientes la electroquímica se ha convertido en un área de continua investigación, incluyendo baterí bat erías as gen genera eradas das por lu$ solar solar,, mt mtodo odos s de pas pasiv ivaci ación ón y protec protecció ción n de met metal ales, es, así com como o tcnicas biológicas tan sofisticadas como la electroforsis" #s muy difícil conocer el nacimiento de la electroquímica, pues e%isten evidencias que indican, la e%iste e%istenci ncia a de bat baterí erías as y acu acumul mulador adores es de ene energí rgía a el elctr ctrica ica,, des desde de la ant antig& ig&eda edad" d" #studi #studios os reali$ados en los a'os ()*+ demostraron la e%istencia de baterías en el imperio arto, que probablemente fueron empleadas para la electrodeposición o galvani$ado de pie$as metálicas" -in embargo, no consta que las personas que utili$aban estos ob!etos que datan del siglo III d". conocidos como las baterías de /agdad !amás empleasen ra$onamientos científicos o teorías que pudieran e%plicar o entender el fenómeno que aprovechaban para sus fines, por lo que no se puede hablar de electroquímica" e lectroquímica" Los antecedentes muy importantes en el desarrollo de la teoría elctrica comen$aron en el siglo XVI, con los traba!os del científico ingls 0illiam 1ilbert, quien empleó (2 a'os en e%perimentar con el mag magnet netis ismo mo y la ele electr ctrici icidad dad"" 3ado 3ado a su traba! traba!o o con el mag magnet netism ismo, o, 1ilber 1ilbertt llegó llegó a conocerse como el 4adre del magnetismo4" 1ilbert llegó a descubrir varios mtodos para producir imanes y hacerlos más potentes" p otentes" #l físico alemán 5tto von 1ueric6e al lado de su generador elctrico, mientras reali$aba un e%perimento" #n (77*, el físico alemán 5tto von 1ueric6e creó el primer generador elctrico, que producía electricidad estática generando fricción en la máquina" #ste generador empleó una esfera de a$ufre encapsulada concntricamente en otra esfera de vidrio, montada a su ve$ en un e!e" La esfera era rotada empleando una palanca para producir electricidad estática en forma de chispa, donde una superficie de caucho o goma, tocaba la esfera al ser rotada" ara mediados de (2++, el químico francs .harles 8ran9ois de .isternay du 8ay anunció que la electricidad consistía de dos fluidos: uno vitreoso ;del latín para decir vidrio<, o positivo, y uno resinoso, para e%presar negativo" #sta teoría de ambos fluidos para la electricidad, se opuso a la propuesta por /en!amin 8ran6lin ;teoría de un solo fluido<" .on la introducción de las ideas de .harles=>ugustin de .oulomb sobre la atracción electrostática en (2?( y los estudios de @oseph riestly en inglaterra, se logró pavimentar el camino para el nacimiento científico de la electroquímica" #n el ambiente convulsionado de la Ilustración de finales del siglo XVIII, el anatomista y mdico italiano Luigi 1alvani 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 e%tremos de los nervios empleando el mismo escalpelo descargado" 3ichas observaciones las publicó en su ensayo 43e Viribus #lectricitatis in Aotu Ausculari .ommentarius4 ;del Latín por, .omentario acerca del efecto de la electricidad en el movimiento muscular<" #s de esta forma que en (2)( propuso la e%istencia de una sustancia 4nervio=elctrica4 e%istente en toda forma de vida"
1alvani pensó que esta nueva fuer$a vital, era una nueva forma de generación de electricidad natural, además de las ya conocidas por el hombre como la e%istente en los truenos y relámpagos o en algunos animales como la anguila elctrica o las rayas elctricas" Los colegas de 1alvani aceptaban con beneplácito sus ideas" -in embargo un contemporáneo y compatriota, >lessandro Volta recha$ó rotundamente la idea de un fluido animal que pudiera generar electricidad" Volta adu!o que las ancas de rana respondieron a la motilidad debido a las diferencias propias del revenido metálico del escalpelo que usó 1alvani, además de la composición y rosor" 1alvani refutó las críticas de Volta obteniendo la misma acción muscular con dos pie$as del mismo material" Avances en la revolución industrial
#n (?++, los químicos ingleses 0illiam Bicholson y @ohann 0ilhelm Citter lograron tener %ito en lograr descomponer el agua en hidrógeno y o%ígeno mediante la electrólisis" Bo mucho despus, Citter descubrió el proceso de la galvanoplastia" Citter observó que la cantidad de metal depositado e hidrógeno producido durante el proceso electrolítico depende de la distancia entre los electrodos" ara (?+(, Citter observó que el fenómeno de la termoelectricidad y anticipó el camino para el descubrimiento del fenómeno por Dhomas @ohann -eebec6" Los e%perimentos continuaron por el resto de las primeras dcadas de inicios del siglo XIX" #n (?(+, 0illiam Hyde 0ollaston logró me!orar la pila de Volta" #l traba!o de Humphry 3avy con la electrólisis logró establecer en esa misma dcada que la producción de electricidad en celdas electroquímicas resultaba de la reacción química en combinación con sustancias de cargas opuestas" #ste traba!o le permitió aislar el sodio y potasio a partir de sus sales como la halita y la silvita y otros compuestos de metales alcalinotrreos" Los avances en el campo del electromagnetismo no se hicieron esperar y para (?E+ Hans .hristian Frsted descubrió el efecto del electromagnetismo de la corriente que fue reconocido como uno de los avances más importantes en el ámbito de la electricidad en su poca" Aás tarde >ndr=Aarie >mpGre repitió el e%perimento de Frsted y logró formularlo matemáticamente" .asi al finali$ar la dcada se sumaron más científicos que lograron desarrollar diversos aportes a la teoría de la electricidad como apoyo matemático para la electroquímica, entre ellos 1eorg 5hm y la ley que lleva su nombre en (?E2" #sto logró concretar la base para que en (?*E Aichael 8araday pudiera reproducir los e%perimentos de Bicholson, Citter, 3avy y -eebec6 y pudiera establecer las dos leyes más importantes de la electrólisis ;vase ley de 8araday<" #n (?*7 @ohn 3aniell inventó la primera celda electroquímica en la que no se hacía necesaria la intervención del hidrógeno ;tal como sucedía en la batería de Volta por emplear H.l<, lo cual dio como resultado el nacimiento de la batería de $inc y cobre" Las celdas de combustible tambin vieron la lu$ en esta misma poca, cuando 0illiam 1rove produ!o la primera en (?*)" #l desarrollo más importante en electroquímica sucedió casi *+ a'os despus cuando en (?77 1eorges Leclanch patentó una pila que empleaba carbón y era menos voluminosa que sus
predecesoras" -u invención se convirtió en el antecedente para el nacimiento de la pila más usada en la historia, la pila de $inc=carbono" #n (??7, aul Hroult y .harles A" Hall lograron desarrollar un mtodo muy importante para obtener aluminio metálico empleando los mtodos usados por Aichael 8araday, proceso que se usa en la actualidad para obtener el aluminio de la bau%ita o del corindón ;vase proceso Hall= Hroult<" >l finali$ar el siglo XIX, científicos prominentes lograron establecer nuevas teorías gracias a los aportes de la electroquímica" -vante >ugust >rrhenius enunció su ley de disociación electrolítica mediante una tcnica de conductividad, publicada en (?? como Cecherches sur la conductibilit galvanique des lectrolytes ;Investigaciones de la conductividad galvánica en los electrolitos<" #sta investigación demostró que los electrolitos disueltos en agua se disocian en especies elctricamente diferentes y migran a cada electrodo" Aás tarde, en (?), 8riedrich 5stald concluyó lo mismo en la disociación de ácidos orgánicos" 0alther Hermann Bernst desarrolló la teoría de la fuer$a electromotri$, o fem, de las celdas voltaicas en (???" Jn a'o despus, al anali$ar la implicación de la energía libre en el proceso, logró establecer lo que hoy día se conoce como la ecuación de Bernst" Siglo XX y avances en la ac tualidad
#l siglo XX vio el nacimiento de la -ociedad #lectroquímica, en ()+E" Jna de las contribuciones más importantes de la electroquímica ocurrió en ()+), cuando sirvió de base para que Cobert >ndres Ailli6an lograra determinar la carga elctrica del electrón mediante el famoso e%perimento de la gota de Ailli6an"
#n ()E* @ohannes Bicolaus /rKnsted y Dhomas Aartin Lory publicaron la teoría de ácidos y bases empleando celdas electroquímicas, al mismo estilo que >rrhenius en el siglo anterior" #l campo biológico y mdico registró avances en ()*2, cuando >rne Diselius desarrolló el primer aparato sofisticado de electroforesis" >'os más tarde, en ()?, recibiría el remio Bobel de uímica por su traba!o en electroforesis de proteínas" #n ()) se fundó la -ociedad internacional de electroquímica" #ntre ()7+ y ()2+ se desarrolló una nueva subdisciplina de la química cuántica al crearse la electroquímica cuántica, desarrollada por Ceva$ 3ogonad$e y sus estudiantes en Mugoslavia" Aás tarde esta disciplina sería más conocida por los traba!os de Cudolph >" Aarcus en ##"JJ", en ())+" Electroquímica
#lectroquímica es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía elctrica y la energía química"( #n otras palabras, las reacciones químicas que se dan en la interfa$ de un conductor elctrico ;llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor< y un conductor iónico que tambin es muy importante en el mundo ;el electrolito< pudiendo ser una disolución y en algunos casos especiales, un sólido"E -i una reacción química es provocada por una diferencia de potencial aplicada e%ternamente, se hace referencia a una electrólisis" #n cambio, si la diferencia de potencial elctrico es creada como
consecuencia de la reacción química , se conoce como un 4acumulador de energía elctrica4, tambin llamado batería o celda galvánica" Las reacciones químicas donde se produce una transferencia de electrones entre molculas se conocen como reacciones redo%, y su importancia en la electroquímica es vital, pues mediante este tipo de reacciones se llevan a cabo los procesos que generan electricidad o, en caso contrario, son producidos como consecuencia de ella" #n general, la electroquímica se encarga de estudiar las situaciones donde se dan reacciones de o%idación y reducción encontrándose separadas, físicamente o temporalmente, se encuentran en un entorno conectado a un circuito elctrico" #sto Nltimo es motivo de estudio de la química analítica, en una subdisciplina conocida como análisis potenciomtrico" Célula electrolítica
-e denomina celda electrolítica al dispositivo utili$ado para la descomposición mediante corriente elctrica de sustancias ioni$adas denominadas electrolitos" Los electrolitos pueden ser ácidos, bases o sales" >l proceso de disociación o descomposición reali$ado en la clula electrolítica se le llama electrólisis" #n la electrólisis se pueden distinguir tres fases: Ioni$ación = #s una fase previa antes de la aplicación de la corriente y para efectuar la sustancia a descomponer ha de estar ioni$ada, lo que se consigue disolvindola o fundindola" 5rientación = #n esta fase, una ve$ aplicada la corriente los iones se dirigen, segNn su carga elctrica, hacia los polos ;O< ó ;=< correspondiente 3escarga = Los iones negativos o aniones ceden electrones al ánodo ;=< y los iones positivos o cationes toman electrones del cátodo ;O<" ara que los iones tengan bastante movilidad, la electrólisis se suele llevar a cabo en disolución o en sales" -alvo en casos como la síntesis directa del hipoclorito sódico los electrodos se separan por un diafragma para evitar la reacción de los productos formados" ara la síntesis de la sosa tambin se ha empleado un cátodo de mercurio" #ste disuelve el sodio metal en forma de amalgama y es separado así"
