Electroquímica

Electroquímica

Diego Pedroza Lópezsantiago mata García Adrián Kaory Lisandro Sánchez Mena Héctor Manuel Elias Hernández Leonardo Juarez Hernández

¿Qué es Electroquímica?

La electroquímica es la rama de la fisicoquímica centrada en las leyes que se refieren a la generación de electricidad mediante combinaciones de tipo químico. La fisicoquímica, en tanto, es la ciencia que analiza los vínculos entre las propiedades químicas y las propiedades físicas de una materia. Una de las finalidades de la electroquímica es conocer las reacciones químicas que se producen en la interfaz de un electrodo y un electrolito El electrodo es el extremo de un conductor eléctrico que está en contacto con un medio y que permite recibir o transmitir una corriente eléctrica El electrolito, por su parte, es la sustancia sometida a la electrólisis (es decir, a un proceso de descomposición en iones provocado por la corriente).

Reacciones Redox

Las reacciones redox, nombre simplificado de las reacciones de reducción-oxidación, son aquellas reacciones de tipo químico que llevan a la transferencia de electrones entre reactivos, alterando el estado de oxidación. De este modo, un elemento libera electrones que otro elemento acepta. Las reacciones redox son procesos que llevan a la modificación del estado de oxidación de los compuestos. La reducción implica captar electrones y reducir el estado de oxidación, mientras que la oxidación es justo lo contrario (el elemento entrega electrones e incrementa su estado de oxidación). -En estos procesos, hay que subrayar que tanto lo que es la oxidación como lo que es la reducción se producen de una manera absolutamente simultánea. No obstante, a pesar de eso, hay que tener en cuenta que la ecuación se equilibra porque toman acto de presencia lo que se dan en llamar semirreacciones.

Agente Reductor y Agente oxidante

Agente oxidante Gana electrones, provocando que otra sustancia se oxide. Los agentes oxidantes suelen tener alta electronegatividad y una fuerte afinidad por los electrones.

• Bromo, que se convierte en ion bromuro al reducirse
• Manganeso, que actúa como oxidante

Agente reductor Pierde electrones, provocando que otra sustancia se reduzca. Los agentes reductores suelen tener baja electronegatividad y una débil afinidad por los electrones.

• Carbón
• Monóxido de carbono
• Metales como aluminio, magnesio, titanio, circonio
• Los metales alcalinos como el sodio, potasio

Caracteristica celdas electroliticas

CátodoLos extremos o terminales de una batería o de una pila reciben el nombre de polos, que pueden ser negativos o positivos. A esta cualidad se la denomina polaridad. El sentido de circulación de la corriente eléctrica se fijó convencionalmente como el flujo de cargas que va desde el polo positivo hacia el polo negativo.

Puente salinoAl salir de una semicelda de la pila para dirigirse a la otra, los electrones provocan una diferencia de potencial entre ellas. Con el puente salino, dicha diferencia no impide el flujo de otros electrones. Por lo tanto, el puente salino posibilita el flujo para que el equilibrio en la carga entre las semiceldas de oxidación y reducción se mantenga, logrando además que los contenidos de cada una permanezcan separados.

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ElectrolitosEs posible distinguir entre electrolitos en soluciones iónicas, electrolitos fundidos y electrolitos sólidos, según la disposición de los iones. Los más frecuentes son los electrolitos que aparecen como soluciones de sales, bases o ácidos. Estas soluciones de electrolitos pueden surgir por la disolución de polímeros biológicos (como el ADN) o polímeros sintéticos (el polientirensulfonato), obteniendo una gran cantidad de centros cargados.

Bateria de marcapasosComposición de la batería Las baterías de los marcapasos suelen ser de litio-yodo debido a su alta densidad energética, larga duración y estabilidad química. Estas baterías son muy confiables y seguras para el uso en dispositivos médicos implantables. Cómo suministra energía Generación de impulsos eléctricos: La batería alimenta el circuito electrónico del marcapasos, que genera impulsos eléctricos controlados. Estimulación del corazón: Estos impulsos se envían a través de electrodos conectados al corazón, estimulándolo para mantener un ritmo adecuado. Monitoreo y ajustes: La batería también alimenta los sensores que monitorean la actividad cardíaca, permitiendo que el marcapasos ajuste automáticamente la frecuencia de los impulsos según las necesidades del paciente.

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Ànodo

ánodo, al oxidarse, permite el paso de la corriente eléctrica hacia el polo negativo, llamado cátodo. En las pilas (también llamadas baterías), las fuentes eléctricas y las válvulas electrónicas, el ánodo se caracteriza por ser el electrodo que dispone de mayor potencial. Tomemos el caso de una celda voltaica. Este elemento genera energía eléctrica mediante las reacciones de oxidación-reducción que se producen en su interior, donde dos metales se encuentran conectados por un puente salino o existen semi-celdas relacionadas a través de una membrana con poros. El ánodo en estas celdas puede ser el zinc u otro material. En el ánodo se genera una reacción de oxidación: aumenta su estado de oxidación a partir de la pérdida de electrones. Cabe recordar que, en este tipo de reacciones, el agente reductor cede electrones al medio e incrementa su estado de oxidación (se oxida), mientras que el agente oxidante recibe dichos electrones y minimiza su estado de oxidación (se reduce).

Número de Oxidación

Se conoce como número de oxidación a la cantidad de electrones que, a la hora de la formación de un enlace, un átomo gana o pierde. En la reacción de reducción, el número de oxidación cae (el elemento suma electrones), mientras que en la reacción de oxidación se incrementa (el elemento cede electrones). La gestión de las reacciones redox es muy relevante en diversos ámbitos industriales. A través de estos cambios en los compuestos, es posible tomar medidas para minimizar la corrosión de un elemento o para obtener ciertos productos a partir de la reducción de un mineral.

Ley de Faraday

¿La Ley de Faraday es un principio fundamental en el campo de la física electromagnética, que describe cómo se genera un campo eléctrico en un circuito cerrado debido a un cambio en el flujo magnético. Se le atribuye a Michael Faraday, quien la formuló en el siglo XIX. Esta ley es esencial para entender muchos dispositivos eléctricos, como generadores y transformadores. La Ley de Faraday establece que la fuerza electromotriz inducida en cualquier circuito cerrado es igual a la tasa de cambio del flujo magnético a través del circuito. Este concepto tiene importantes aplicaciones en diversas áreas de la física y la ingeniería eléctrica.En términos matemáticos, la ley se expresa como: FEM (Ɛ) = dϕ/dt aquí,Ɛ representa la fuerza electromotriz inducida y dϕ es el flujo magnético a través del circuito.El signo negativo en la ecuación es crucial, ya que indica la dirección de la corriente inducida según la ley de Lenz. El cambio en el flujo magnético puede ocurrir debido a varias razones, tales como: :

• Movimiento relativo entre el circuito y el campo magnético.
• Cambio en la intensidad del flujo magnético dentro de un área cerrada.
• Rotación del circuito dentro de un campo magnético fijo.

Concepto de Corrosión

El fenómeno de corrosión consiste en el proceso de deterioro de materiales metálicos mediante reacciones químicas y electroquímicas, debido a que estos materiales buscan alcanzar un estado de menor potencial energético. La corrosión tiene muchas repercusiones a nivel económico, de seguridad y de conservación de materiales, por lo que su estudio y mitigación es de suma importancia.

La fuerza electromotriz (FEM) es la energía que proviene de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. Es la diferencia de potencial terminal de una fuente cuando no hay flujo de corriente. La FEM también se le llama voltaje o tensión de la fuente. En el S.I. la FEM (ε) se mide con la misma unidad que la diferencia de potencial, es decir, en julio/culombio o voltio. Seria capaz de construir un FEM? Tengo el concepto de que FEM es una fuente de energía que suministra energía y pues si quizás si seria capaz de construir un generador de corriente funcional solo que tendría problemas al saber que tanta energía y como hacer para que este no falle al dar inicio con su labor pero en si, si podría crear un generador de corriente ya sea un panel solar o un ventilador a eólico o algo para usar en las presas hidroeléctricas.

¿Qué es FEM?

Tipo de Corrosión

1. Corrosión generalizada: también es conocida como corrosión uniforme. Es la más perjudicial porque se produce de forma homogénea sobre toda la superficie del metal, lo que provoca un deterioro casi total del material. También es la más fácil de prevenir. Es más frecuente en el área de la construcción. 2. Corrosión localizada: es menos fácil de detectar porque se presenta en puntos específicos del material según las condiciones del entorno e incluso de la geometría de la pieza. 3. Corrosión galvánica: aparece cuando hay una transferencia eléctrica de partículas entre un material y otro. Cuando dos o más tipos de metales entran en contacto en presencia de un electrolito, se forma una celda galvánica debido a que lo metales cuentan con diferentes potenciales de reducción. 4. Corrosión en grietas: es la tendencia de acumulación de corrosión en las grietas o hendiduras del metal. Es el deterioro de partes de una superficie metálica a diferentes velocidades, debido a que las partes de la superficie entran en contacto con diferentes concentraciones del mismo electrolito. En otras palabras, el deterioro en un punto es más rápida que en el otro punto. 5. Corrosión por tensión dinámica: también conocida como celdas de esfuerzo, excepto que las tensiones son cíclicas. La carga y descarga repetida generalmente causa una aceleración en el proceso de corrosión. Las tensiones pueden ser el resultado de las cargas de agrietamiento debidas a la concentración de tensiones, o pueden estar provocadas por el tipo de tensiones residuales o de montaje desde la fabricación. Las tensiones residuales se pueden reducir mediante templado.

Pilas y Baterías

Definicion de pilas y baterías

Las pilas y baterías son dispositivos que pueden transformar la energía química en energía eléctrica, así como transmitir esta energía a un dispositivo que no esté conectado a la red eléctrica. Muchos de los dispositivos que se emplean a diario incluyen pilas o baterías. Se encuentran en los portátiles, los móviles, los relojes de pulsera, los equipos médicos como los audífonos y los marcapasos, los juguetes, las herramientas

Pilas

Son dispositivos primarios de energía que transforman energía química en energía eléctrica. Son de un solo uso y no se pueden recargar, aunque mantienen su carga si no se utilizan. Se suelen usar en objetos pequeños que no requieren un uso prolongado, como mandos a distancia, juguetes o linternas

Batería

Son dispositivos secundarios de energía que transforman energía química en energía eléctrica y que permiten múltiples ciclos de carga y descarga. Necesitan de recargas continuas para no perder su carga, incluso si no están en uso. Se utilizan en dispositivos móviles, vehículos u otros dispositivos tecnológicos

Pilas Secas

Las celdas secas son celdas electroquímicas incorporadas a las baterías para convertir la energía química almacenada en energía eléctrica. La conversión de energía ayuda a alimentar baterías y dispositivos o dispositivos conectado Cartón zinc Se mejora a base de batería seca pastosa de zinc-manganeso. Se basa en papel kraft de alta calidad con un grosor de 70-100 micras que no contiene impurezas metálicas. Pegar la capa de electrolito. La capacidad de descarga real de las baterías secas de zinc-manganeso de cartón es de 2 a 3 veces mayor que la de las baterías secas de zinc-manganeso pastosas ordinarias. La mayoría de las baterías secas marcadas como "alto rendimiento" son de cartón.

Pilas Secas

Zinc alcalino Su electrolito consiste en polvo de zinc amalgamado, solución de hidróxido de potasio 35% y algo de carboximetilcelulosa de sodio gelatinizada. Debido al bajo punto de congelación y la pequeña resistencia interna de la solución de hidróxido de potasio, las baterías secas alcalinas de zinc-manganeso pueden funcionar a -20 °C y pueden descargarse con una gran corriente. Pasta de zinc Está compuesto por un cilindro de zinc, una capa de electropasta, un electrodo positivo de dióxido de manganeso, una varilla de carbono, una tapa de cobre, etc. La capa más externa es un cilindro de zinc, que es a la vez el electrodo negativo de la batería y también sirve como contenedor, se disolverá gradualmente durante el proceso de descarga. En el centro hay una varilla de carbono que actúa como colector de corriente. Rodeando estrechamente esta varilla de carbono hay una mezcla de polvo de dióxido de manganeso de color marrón oscuro o negro y un material conductor (grafito o negro de acetileno), que junto con las varillas de carbono constituyen el cuerpo positivo de la batería, también llamado paquete de carbono.

¿Qué es una celda electroquímica?

Las celdas (o pilas) electroquímicas son dispositivos en los que tienen lugar las reacciones electroquímicas. Estas celdas son capaces de generar energía eléctrica, a partir de determinadas reacciones químicas. Pueden dividirse en celdas electrolíticas y voltaicas . Las celdas electroquímicas proporcionan los medios para controlar las reacciones redox, pues permiten dividirlas. En las reacciones redox, los procesos de oxidación y reducción ocurren simultáneamente. Esto significa que la división de estos dos procesos puede utilizarse para procesos y objetivos específicos. Al dividir la reacción, se puede controlar el flujo de electrones entre las semirreacciones de oxidación y reducción.

Tipos de Celdas

Celda galvánica o voltaica Una celda voltaica es una celda electroquímica que facilita una reacción espontánea. Las celdas voltaicas tienen dos semiceldas, cada una de las cuales facilita una única semirreacción, ya sea de oxidación o de reducción. Celda electrolítica Las celdas electrolíticas no suelen tener medias celdas, sino que se realizan en un único compartimento de reacción, como un único vaso de precipitados. Esto se debe a que la reacción que se pretende realizar es no espontánea, por lo que la mezcla de los reactivos no dará lugar a una reacción. Espontaneidad de las reacciones redox Las reacciones espontáneas son aquellas que ocurren de manera natural, sin que haya un aporte de energía externa. Su energía libre es negativa. Potencial estándar de la celda El potencial estándar de la celda se refiere a la tensión producida por la celda electroquímica voltaica.

a) Escriba las semirreacciones de oxidación y reducción, así como la reacción global que tiene lugar en la pila que se puede construir con el material disponible. Calcule el potencial estándar de la pila. b) Dibuje un esquema de la pila, indicando el ánodo, el cátodo y el sentido en el que fluyen los electrones. Datos: 0 2 0 E (Cu / Cu) 0,34 V; E (Cu / Cu) 0,52V CU+(ac)+1e--->CU(s) E0 RED=0.52 V Reducción CU(S)--->CU2+(ac)+2e-E0 oxd.=0.34 Oxidación 2CU+(ac)+CU(s)--->2CU(s)+CU2+(ac) 2CU+(ac)--->CU(s)+CU2+(ac) E0=E0 red.+E0 oxd.=0.52 V - 0.334 V =0.18 V

Problema

Oviedo. 2015-2016/ 6.2) Se dispone del siguiente material: dos varillas de cobre, disolución 1 M de Cu+ (ac), disolución 1 M de Cu2+ (ac), puente salino, voltímetro y conexiones eléctricas.

Cómo hacer una pila de patatas

Cargar el móvil o encender una luz con una pila hecha con un par de patatas o limones sería maravilloso pero, lamentablemente, la corriente eléctrica producida con este tipo de batería es demasiado pequeña. Sin embargo, sí que es posible divertirse haciendo funcionar un dispositivo de muy bajo consumo, como una calculadora. ¡Vamos a comprobarlo! La corriente eléctrica que se produce en la pila de patatas proviene de las reacciones químicas que tienen lugar en el ánodo (electrodo negativo, el cinc) y el cátodo (electrodo negativo, el cobre). La parte de la química que estudia las transformaciones de energía química a energía eléctrica (o de eléctrica a química) se llama electroquímica.

Pila de monedas eléctrica

Durante muchos años, Luigi Galvani y Alessandro Volta tuvieron una disputa académica sobre electricidad. Afortunadamente para nosotros, basaron su admirable intercambio de argumentos en evidencia experimental. Como resultado, ambos realizaron importantes contribuciones a la ciencia. Volta, por ejemplo, ¡defendió su teoría inventando la batería! En minutos, los alumnos construirán sus propias pilas de Volta. Y te va a encantar ver su emoción cuando su pila de monedas genere la electricidad suficiente para encender un led.

Biografìas

• https://search.app?link=https%3A%2F%2Fharveypoweress.com%2Fsp%2Fwhat-is-the-dry-battery%2F&utm_campaign=aga&utm_source=agsadl2%2Csh%2Fx%2Fgs%2Fm2%2F4
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• https://educaconbigbang.com/2017/04/una-pila-patatas/
• https://definicion.de/electrolitos/
• https://definicion.de/puente-salino/
• https://definicion.de/catodo/
• https://www.studysmarter.es/resumenes/quimica/redox/celdas-electroquimicas/
• https://definicion.de/reacciones-redox/

Biografìas

• https://www.studocu.com/es-mx/document/universidad-autonoma-de-chiapas/electricidad-y-electronica-basica/que-es-fem-resumen-electricidad-y-electronica-basica/84479151
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