domingo, 20 de mayo de 2012

Apuntes 3er parcial Temas Selectos Química 2

Pilas
Toda pila presenta un electrolito, que puede sel líquido, sólido o en forma de pasta, un electrodo positivo y un electrodo negativo, que la conectarse a un aparto se produce una corriente eléctrica.


Celdas voltaicas
Toda pila esta formada por celdas voltaicas o galvánicas, el cual es un dispositivo por el que se transfieren electrones a partir de una reacción óxido-reducción.
el electrodo donde ocurre la oxidación lo llamaremos ánodo y tendrá este electrodo un signo negativo, mientras que el electrodo que se reduce lo llamaremos cátodo y lo representaremos con un signo positivo.


Representación simbólica
con la finalidad de simplificar las celdas voltaicas, en el aspecto esquemático, se puede emplear una simbología muy sencilla, siguiendo el siguiente patrón:
ánodo I electrolito anódico I I electrolito catódico I cátodo
         oxidación (-)                                      reducción (+)
colocando del lado izquierdo al electrodo negativo donde se produce la oxidación y ala derecha el electrodo positivo en el que se produce la reducción, ambos separados de una doble linea vertical (que representa al puente salino), en cada electrodo lo separamos con una linea vertical de su electrolito.


Potencial estándar de reducción (de media celda)
Esto quiere decir que existe una diferencia de energía potencial entre 2 electrodos de la celda voltaica, que se mide en volts (V), esta diferencia existente entre los dos electrodos proporciona algo que llamaremos fuerza electromotriz, que podemos interpretarlo como "aquello que provoca movimiento de electrones" y lo simbolizaremos como fem. Y a la fuerza electromotriz de una celda la llamaremos potencial de celda que se simboliza como Ecelda
¿Cómo se mide este potencial de celda?
lo que se realiza es medir el potencial de cada media celda (electrodo) con respecto a reacciones de reducción, por lo que se llamará potencial estándar de reducción (E°) y se hace medir el potencial de cada electrodo en presencia de una media celda de referencia, siendo ésta la reducción de H+ en H2 en condiciones estándar.


Tipos de pilas
las pilas se puede clasificar en:


Pilas primarias, si produce energía consumiendo uno de sus componentes químicos y ya no pueden recuperarse, este tipo de pilas son desechables y deben ser reemplazadas por pilas nuevas, conocidas como pilas secas.
se dividen en:


Pila de Laclanché: presenta un ánodo formado por una aleación de zinc con pequeñas cantidades de plomo, cadmio y mercurio y el electrolito de la pasta consiste en una solución acuosa y saturada de 20% de cloruro de zinc y cloruro de amonio.


Pila de zinc-óxido de mercurio, es reconocida como la pila de mercurio, que por su tamaño se emplea en relojes, calculadoras, son pilas en forma de disco pequeñas donde el óxido de mercurio se encuentra en el cátodo y el zinc en el ánodo.


Pila alcalina, (no recargable) está formada de un electrodo negativo que es el zinc metálico en polvo inmovilizado en un gel, el cual se encuentra en contacto con KOH y un electrodo positivo formado de MnO2 con grafito.


Pilas secundarias o de almacenamiento, transforman algunos de sus químicos en otro tipo, se conocen como pilas recargables, presentan reacciones de óxido-reducción reversible, en esta clase de pila los reactivos se regeneran mediante el paso de una corriente eléctrica (recarga) en sentido contrario al que produce la pila.dentro de esta clasificación tenemos:


Baterías de plomo y ácido de los autos, están formadas por numerosas rejillas que actúan como electrodos, que generalmente son 6 rejillas que generan 2 V, dando un total de 12 V de energía, el ánodo está formado de plomo y el cátodo se encuentra formado de rejillas de plomo llenas de óxido de plomo (IV) y el electrolito empleado es ácido sulfúrico.


Baterías de níquel-cadmio (nicad) son muy usadas en equipos electrónicos como celulares, calculadoras de bolsillo y juegos de vídeo portátiles, en el ánodo se da una oxidación de cadmio metálico y al mismo tiempo se reduce el oxihidróxido de níquel en el cátodo, teniendo una fem de 1.3 V


Baterías de litio, las cuales tiene una mayor capacidad de dar energía a los dispositivos antes mencionados, es una batería liviana con un potencial de reducción más bajo, -3.05 V lo que representa que una batería de óxido de litio produce casi 2.3 V mayor.


Pila de combustión, esta pila no se acaba ni requiere ser recargada, ésta funciona mientras se le suministre desde afuera el combustible y el oxidante que puede ser hidrógeno, metano, o hidracina para el primero y el oxígeno para el segundo, es una celda donde la oxidación de un combustible, como el hidrógeno y el metano, produce energía eléctrica, en este tipo de pila se utiliza hidróxido de metal alcalino como electrolito, este tipo de pila se llega a emplear en lanzamientos espaciales, con la ventaja de que los astronautas pueden beber el producto obtenido de la pila, el agua.


Electrolisis
Es el proceso de una reacción que no es espontanea, pues el proceso es exactamente al revés , es decir, se requiere energía eléctrica para que se lleve a cabo una reacción química significa "rompimiento por electricidad" y dicho proceso se puede utilizar para descomponer un compuesto en elementos básicos, éstas serían reacciones electrolíticas y la celda donde se realiza se conoce como celda electrolítica. El proceso electrolítico se puede realizar en:
sales fundidas
en soluciones acuosas
electrodos activos


Un aspecto importante de la electrolisis es la relación existente entre la cantidad de corriente que pasa por una solución y la masa de la sustancia descompuesta o formada por la corriente eléctrica, esta relación nos lleva a plantear una ley que fue enunciada por Faraday, la cual establece que "la cantidad de material consumido o depositado en cada electrodo es directamente proporcional a la intensidad de la corriente que atraviesa el electrolito en la celda electrolítica".


Corrosión
se define como el deterioro del metal a consecuencia de ataques químicos de su entorno, este fenómeno es provocado por una reacción química electrolítica y su velocidad depende de la temperatura, la salinidad del fluido y las propiedades del mismo metal.
la corrosión permite que los metales vuelvan a su estado natural que son los minerales de los cuales se originan como óxidos, sulfuros, carbonatos, entre otros.
puesto que la corrosión es un aspecto electroquímico, se requieren de tres condiciones para desarrollarse espontáneamente: ánodo, cátodo y electrolito. La constitución de los tres es lo que se conocemos como celda voltaica.
Los principales métodos para evitar la corrosión es la aplicación de un recubrimiento, el cual puede ser pintura o plateado con algún metal, protegiendo el interior del metal del oxígeno y la humedad, las aleaciones también pueden prevenir la corrosión.


Protección cátodica
Es el método más utilizado para proteger el acero en tanques de combustible y tuberías bajo tierra, la técnica consiste en enterrar un tozo de metal activo, como el Mg, que se conecta a la tubería o tanque que se va a proteger  mediante un alambre, permitiendo que los electrones fluyan por el alambre a la tubería de hierro que se ha de proteger, el metal activo sirve de ánodo y el tubo que recibe la protección actuaría como cátodo, de esta manera el Mg aporta los electrones y no el hierro, provocando que este último no se oxide.



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