Pilas galvánicas y electrólisis repaso

¿Qué es una pila galvánica?

Dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica mediante reacciones redox.

Anodo y cátodo en pilas galvánicas

Anodo: electrodo donde ocurre la oxidación. Cátodo: electrodo donde ocurre la reducción.

¿Qué ocurre en el anodo?

Se oxida el reactivo, liberando electrones que fluyen hacia el cátodo.

Ecuación de la pila galvánica

$\displaystyle E_{celda} = E_{cátodo} - E_{anodo}$

Función del electrolito en pilas

Permite el movimiento de iones entre cátodo y anodo, manteniendo el equilibrio de carga.

¿Verdadero o falso? La pila galvánica requiere una fuente externa.

Falso. Funciona de manera autónoma, generando electricidad a partir de reacciones químicas.

Componentes de una pila galvánica

- Electrodos - Electrolito - Separador

¿Qué es el potencial estándar de electrodo?

Medida de la tendencia de un electrodo a ser reducido, expresado en volts (V).

Ejemplo de reacción de una pila

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu Oxidación: Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ Reducción: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu

Diferencia entre pila galvánica y electrolítica

Pila galvánica: genera electricidad. Pila electrolítica: consume electricidad para realizar reacciones.

¿Cuáles son las mejores pilas galvánicas?

Las que tienen un alto potencial de reducción y baja resistencia interna.

Efecto de la temperatura en pilas

Aumentar la temperatura generalmente aumenta la velocidad de reacción y la corriente.

¿Qué es el voltaje de la pila?

Es la diferencia de potencial entre el cátodo y el anodo, mide la energía producida.

¿Verdadero o falso? Todas las pilas tienen la misma vida útil.

Falso. La vida útil depende de la química y el diseño de la pila.

Reacción de Daniell

Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu. Genera electricidad a partir de la oxidación de Zn y reducción de Cu²⁺.

Causas de la auto-descarga

Contaminación, reacciones paralelas no deseadas, y condiciones ambientales desfavorables.

¿Qué es la electrólisis?

Proceso de descomposición de un compuesto químico mediante corriente eléctrica. Se utiliza en la obtención de metales y en la producción de sustancias químicas.

Electrólisis del agua

Descomposición del agua ($\displaystyle H_2O$) en oxígeno ($\displaystyle O_2$) e hidrógeno ($\displaystyle H_2$) mediante corriente eléctrica. Reacción: $\displaystyle 2H_2O ightarrow 2H_2 + O_2$.

Aplicaciones de la electrólisis

- Obtención de metales. - Galvanoplastia. - Purificación de metales. - Producción de cloro y sosa cáustica.

¿Cómo se determina la cantidad de sustancia formada?

Usando la fórmula de Faraday: $\displaystyle Q = n imes F$, donde $\displaystyle Q$ es la carga, $\displaystyle n$ es el número de moles de electrones y $\displaystyle F$ es la constante de Faraday ($\displaystyle 96485 ext{ C/mol}$).

¿Verdadero o falso? La electrólisis es un proceso espontáneo.

Falso. La electrólisis requiere un suministro externo de energía eléctrica para llevar a cabo la reacción.

Cátodo vs. Ánodo

Cátodo: electrodo donde ocurre la reducción (ganancia de electrones). Ánodo: electrodo donde ocurre la oxidación (pérdida de electrones).

¿Qué sucede en el cátodo durante la electrólisis?

Se produce la reducción de cationes. Ejemplo: $\displaystyle Cu^{2+} + 2e^- ightarrow Cu$.

Reacción en el ánodo en la electrólisis del agua

Se oxida el agua: $\displaystyle 2H_2O ightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-$.

¿Qué es la galvanoplastia?

Proceso de electrodepósito de una capa de metal sobre un objeto, utilizado para mejorar la apariencia o resistencia a la corrosión.

Ecuación de Faraday

$\displaystyle n = \frac{Q}{F}$, donde $\displaystyle n$ es el número de moles, $\displaystyle Q$ es la carga en coulombs y $\displaystyle F$ es la constante de Faraday.

¿Qué se obtiene al electrólisis de Cloruro de sodio (NaCl)?

Producción de cloro ($\displaystyle Cl_2$) en el ánodo y hidróxido de sodio (NaOH) en la solución.

¿Verdadero o falso? La electrólisis se puede realizar con soluciones no acuosas.

Verdadero. La electrólisis se puede llevar a cabo en solventes no acuosos, dependiendo del compuesto a descomponer.