Trabajo de electroquímica. Gema Romero

1. Reacciones de transferencia de electrones

2. La corrosión La corrosión se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. Intervienen tres factores: - La pieza manufacturada - El ambiente - El agua

3. La corrosión del hierro La corrosión del hierro es la más importante. - Para que se oxide debe estar en contacto con agua y oxígeno (medio acuoso que actúa de cátodo ). - El propio hierro es el ánodo y el conductor que transporta los electrones y cierra el circuito de la celda galvánica. - Un medio ácido acelera la corrosión, ya qe los H + actúan de catalizadores. Ánodo Cátodo Estructura de hierro Herrumbe humedecida ácida Fe (s) Fe 2+ (aq) + 2e - Fe 2+ (aq) Fe 3+ (aq) + e - Posteriormente: O 2 (g) + 4H + (aq) + 4e - 2H 2 0

5. Recubrimientos superficiales

6. Protección catódica

7. Técnica del pasivado El pasivado se produce al hacer que el hierro reaccione con un oxidante fuerte como el HNO 3 o el K 2 Cr 2 O 7 . Al sumergir el hierro en una disolución concentrada de estas sustancias, se forma una capa superficial de Fe 2 O 3 , que impide que la oxidación progrese hacia el interior.

8. Recubrimientos superficiales Se trata de evitar el contacto entre el metal que se desea proteger y el oxígeno, mediante pinturas o capas metálicas protectoras, bien por inmersión en el metal fundido o bien por electrodeposición (apartado de redox en la industria). Si se rompe la capa protectora y el metal que forme dicha capa tiene más tendencia a reducirse que el hierro, se producirá su oxidación, como en el caso de las capas de cinc.

9. Protección catódica En la protección catódica se conecta la estructura de hierro a un metal que presente más tendencia a oxidarse, como por ejemplo el magnesio. Éste actuará de ánodo en contacto con el hierro, consumiendose, lo que provocará su oxidación. Es denominado ánodo de sacrificio . Mg (s) Mg 2+ + 2e - E = +2'36 V O 2 (g) + 4H + (aq) + 4e - 2H 2 O (l) E = +2'36 V

10. Pilas y baterías

12. Pila leclanché Inventada por Georges Leclanché en 1866, esta pila seca está formada por: - Una varilla de grafito ( cátodo ) - Un recipiente metálico de cinc ( ánodo ) - Una disolución conductora de NH 4 Cl ( electrolito ) - Un despolizador de MnO 2 Dan un fem de 1'5 V. Se emplean en aparatos de radio, juguetes, etc.

14. Pilas alcalinas Constituyen una variante de las pilas secas pero de mayor duración. Está formada por: - MnO 2 ( cátodo ) - Polvo de cinc ( ánodo ) - Pasta de KOH ( electrolito ) Dan un fem de 1'5 V. Se utilizan en cámaras fotográficas, Calculadoras, etc.

15. Pilas de botón Es una pila eléctrica pequeña y de larga duración en un recipiente de metal en forma de disco, las primeras eran de mercurio (muy contaminantes ) y estaban formadas por: - Óxido de mercurio ( cátodo ) - Una placa de cinc ( ánodo ) - Cinc ( electrolito ) Dan un fem de 1'35 V y se usan en relojes, Calculadoras, audífonos, etc. Del mismo tipo son las pilas de cinc- plata cuyo cátodo es Ag 2 O y dan un fem de 1'8 V.

16. Pilas recargables Ó pilas secundarias , ya que cuando se agotan son capaces de invertir el proceso de descarga si se les aplica una corriente eléctrica. Hay distintos tipos de pilas recargables: - Acumuladores de plomo. - Baterías de Ni-Cd. - Baterías de litio.

17. Acumuladores de plomo Son las pilas mas antiguas y se usan en las baterías de los coches. Están formadas por: - PbO ( cátodo ) - Láminas de plomo ( ánodo ) - Disolución de H 2 SO 4 35% ( electrolito ) Dan un fem de 2'1 V. Las baterías son 6 acumuladores conectados en serie y dan un fem de 12'6 V.

18. Baterías de Ni-Cd Presentan lo que se denomina efecto de memoria (pierden paulatinamente su capacidad de carga) . Formadas por: - NiOH ( cátodo ) - Compuesto de cadmio ( ánodo ) - KOH ( electrolito ) Proporcionan un fem de 1'2 V. Están siendo sustituidas por baterías de Ni-MH.

19. Baterías de litio Su desarrollo es más reciente, y permite llegar a altas densidades de capacidad. Están formadas por: - CoO, LiFePO 4 u MnO ( cátodo ) - Grafito ( ánodo ) Proporcionan un fem de 3 V y 3'5 V. No son muy contaminantes y apenas sufren el efecto memoria. Se usan en teléfonos móvil.

20. Pilas de combustión. Energía verde. La reacción producida en las pilas de combustión, entre el H 2 y el O 2 , es similar a una combustión pero obteniendo energía eléctrica en lugar de térmica, para lo cual se disponen dos celdas separadas por una membrana intercambiadora de iones. En una celda se produce la oxidación del H 2 y en otra la reducción del O 2 .

21. Tipos de pilas de combustión - Pila de combustión alcalina . En ella se produce la reaccion: - Otras pilas que utilizan la oxidación del H 2 a protón y la reducción del O 2 a agua. En estos casos las reacciones son: -Pila de comustible de intercambio de protones: -Pila de combustible de metanol:

22. Más información sobre pilas de combustión.

24. Procesos electrolíticos de importancia industrial

25. Recubrimientos por electrodeposición

26. Metalurgia Un proceso metalúrgico tiene por objeto la obtención de metales en su estado de oxidación 0 mediante la reducción de compuestos en los que los metales se encuentren en estados de oxidación más altos. Uno de los procesos metalúrgicos más extendido es el del hierro , en los altos hornos, usándose como materia prima óxidos de hierro y carbono.

27. A 200º 3Fe 2 O 3 + CO 2Fe 3 O 4 + CO 2 CaCO 3 CaO + CO 2 Fe 3 O 4 + CO 3FeO + CO 2 1200º El hierro se funde y se produce escoria fundida. 1500º 2C + O 2 2CO A 700º C + CO 2 2CO FeO + CO Fe + CO 2

28. Procesos electrolíticos de importancia industrial La electrolisis es la base de algunos procesos industriales de gran extensión. Se emplea para obtener metales u otros elementos químicos a partir de compuestos abundantes en la naturaleza; la energía para el proceso la aporta una corriente eléctrica . Los procesos más importantes son : - La electrolisis del NaCl - La electrolisis del Al 2 O 3

29. Electrolisis del NaCl La electrolisis del NaCl es uno de los procesos más importantes en la industria donde se obtiene Cl 2 , que se emplea como blanquante, desinfectante y para fabricar HCl. El proceso se puede realizar de dos maneras: En estado fundido , obteniéndose: Cl 2 y Na En disolución acuosa, obteniéndose: H 2 , Cl 2 y NaOH 2Cl - (l) C l 2 (g) + 2e - 2Na + (l) + 2e - 2Na(l) 2NaCl (l) 2Na (l) + Cl 2 (g) 2Cl - (l) Cl 2 (g) + 2e - 2H 2 O (l) + 2e - H 2 (g) + 2OH - (aq) 2H 2 O(l) + 2Cl - (aq) Cl 2 (g) + H 2 (g) + 2OH - (aq)

30. Electrolisis del Al 2 O 3 para obtener aluminio La electrolisis del Al 2 O 3 se realiza partiendo de la alúmina; para ello, se reduce el Al 3+ a Al metal, a la vez que se oxida el O 2- en los electrodos de grafito; después el O 2 reacciona con el grfito y da CO 2 . 3 · [2 O 2- (l) O 2 (g) + 4e - ] 4 · [Al 3+ (l) + 3e - Al (l)] 2Al 2 O 3 (l) 4Al (l) + 3O 2 (g) Oxidación (ánodo) Reducción (cátodo) Reacción de la célula

31. Recubrimientos por electrodeposición Este proceso se realiza en un baño con un ánodo y un cátodo cubiertos por una solución de sales del elemento que utilizamos para recubrir el objeto, el ánodo estará compuesto de dicho material para ir aportando iones a la solución a medida que se oxida sustituyendo a los que se están consumiendo en la reacción electroquímica.

32. Galvanostegia Se recubre un metal de otro más precioso o resistente a la oxidación. Se utiliza en joyerías, con el fin de obtener objetos chapados en oro, o en la industria para cromar o niquelar objetos que van a estar a la intemperie.

33. Galvanoplastia Se usa el mismo proceso que en la galvanostegia pero en objetos no metálicos como la cera, el plástico o el yeso. Se emplea , sobre todo, en la fabricación de objetos decorativos.

34. Gema Romero Cabello I.E.S Zurbarán 2ºE - Bach.