Reacciones Redox y Electroquímica

Reacciones Redox

Oxidación: Reacción que se produce cuando una sustancia se combina con oxígeno, proceso por el cual una sustancia pierde electrones.

Reducción: Reacción que tiene lugar cuando una sustancia pierde oxígeno y proceso por el cual una sustancia gana electrones.

Reacciones Redox: Procesos en los que tiene lugar una transferencia de electrones. Proceso en el que tiene lugar una variación en el número de oxidación de las especies que intervienen.

Números de Oxidación Comunes

• Metales Alcalinos (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr): +1
• Metales Alcalinotérreos (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra): +2
• Flúor: -1
• Hidrógeno: +1 (en hidruros: -1)
• Oxígeno: -2 (en peróxidos: -1)

Reacciones de Dismutación: Aquellas en las que una misma sustancia se oxida y se reduce a la vez.

Pilas Voltaicas

Pila Voltaica o Pila Electroquímica: Dispositivo que permite producir energía eléctrica a partir de una reacción redox espontánea.

Pila Daniell: Pila que utiliza la reacción entre cinc y cobre.

Voltímetro: Instrumento que mide la fuerza electromotriz.

Puente Salino: Permite el contacto entre las disoluciones, manteniendo la electroneutralidad mediante el movimiento interno de iones y cerrando el circuito. Puede ser un tabique poroso o una tercera disolución en un tubo en U.

Hilo Conductor Externo: Permite el flujo constante de electrones desde el ánodo hacia el cátodo.

Potenciales de Electrodo

Potencial Estándar del Electrodo: Mide la tendencia de un electrodo determinado a generar un proceso de reducción.

Potencial Estándar de una Pila: Es la diferencia de potencial en una pila formada por dos electrodos estándar.

Electrólisis

Electrólisis: Proceso que utiliza el paso de la corriente eléctrica a través de una disolución o de un electrolítico fundido para producir una reacción redox no espontánea.

Aplicaciones de la Electrólisis

• Producción de elementos químicos altamente reactivos.
• Recubrimientos metálicos o depósitos electrolíticos.
• Purificación electrolítica de diversos metales.
• Afinado electrolítico.
• Producción de compuestos químicos de gran importancia comercial.

Componentes de una Celda Electrolítica

• Generador de Corriente Continua: Proporciona la fuerza electromotriz necesaria para el proceso.
• Ánodo: Electrodo donde se produce la oxidación, se conecta al polo positivo del generador.
• Cátodo: Electrodo donde se produce la reducción, se conecta al polo negativo del generador.
• Cuba o Celda Electrolítica: Contiene la disolución o electrolítico fundido donde se sumergen los electrodos.

Diferencias entre Pila Voltaica y Cuba Electrolítica

• En una pila voltaica, una reacción química produce electricidad; en una cuba electrolítica, la electricidad produce una reacción química.
• Una pila voltaica tiene dos electrolitos, mientras que una cuba electrolítica suele tener uno.
• En el ánodo de una pila voltaica ocurre la oxidación y se libera energía; en el ánodo de una cuba electrolítica también ocurre la oxidación, pero se absorbe energía.

Corrosión

Corrosión: Reacción redox con efectos indeseados. En Europa se pierden 60 mil millones de euros al año debido a la corrosión.

La corrosión del hierro es la más común. Requiere oxígeno, agua y un medio ácido que acelera la reacción.

Protección Catódica

Método para proteger el hierro de la corrosión conectándolo a un metal con mayor tendencia a oxidarse, como el magnesio (Mg), que actúa como ánodo con un potencial de reducción más bajo (-2.36 V).