Cátodo y ánodo

El cátodo es el electodo donde se realiza la reducción y el ánodo es el electrodo donde se realiza la oxidación.

Anotaciones:

• En una celda galvánica el cátodo posee polaridad positiva.
• En una celda electrolítica el cátodo posee polaridad negativa.
• Por convención la corriente fluye del electrodo positivo al electrodo negativo y los electrones fluyen en sentido contrario.
• La reacción química de una celda galvánica es espontánea y, por tanto, la fuerza electromotriz de la celda es positiva.
• La reacción química de una celda electrolítica no es espontánea y, por tanto, la fuerza electromotriz de la celda es negativa, es decir, es requerido aplicar fuerza electromotriz para que la reacción ocurra.

Video sobre celda de hidrógeno en automóviles

Debido a los problemas de contaminación que posee la energía generada por los combustibles fósiles, muchos países poseen proyectos para reemplazar estos combustibles por tecnologías límpias. Entre estas tecnologías límpias encontramos la producción de energía eléctrica mediante celdas de hidrógeno. El video nos muestra el funcionamiento de un automóvil con una celda de hidrógeno y el funcioaniento de la celda.

Leyes de Faraday

Primera Ley:
En un proceso electrolítico, la cantidad de sustancia descompuesta es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que pasa a través de la solución.
Segunda Ley:
Las masas de las diferentes especies depositadas o disueltas en los electrodos por la misma cantidad de electricidad son directamente proporcionales a sus masas equivalentes.
Ambas leyes de Faraday se resumen en la siguiente ecuación:

Donde m es la masa de sustancia depositada o disuelta de los electrodos, M_m es la masa molar de la sustancia, e es el rendimiento de la corriente v es mol de electrones por mol de sustancia depositada o disuelta en los electrodos, F = 96,485.3383 C/mol, I es la corriente y t es el tiempo.

Tipos de celdas

Existen dos tipos de celdas electroquímicas. Celdas electrolíticas y celdas galvánicas. En las celdas electrolíticas aplicamos corriente eléctrica por medio de una fuente de potencial a través de una solución conductora de electricidad que contiene, por lo menos, dos electrodos sumergidos en ella y conectados a la fuente de potencial. La corriente eléctrica causa una reacción química de transferencia de electrones. Ejemplos de aplicaciones industriales de la electrólisis son: obtención de dihidrógeno, electrólisis de sales fundidas, refinado del alumnio y metales preciosos...
En las celdas galvánicas una reacción de tranferencia de electrones, que ocurre espontáneamente, produce energía eléctrica. Esta energía eléctrica se utiliza con fines prácticos como, por ejemplo, pilas, batería para automóviles, determinaciones analíticas...

Definición de electrólisis

Electrólisis es la descomposición de una sustancia por efectos de la corriente eléctrica.

Ejemplo: H₂O = H₂ + 0,5O₂

El hidrógeno se libera en el cátodo y el oxígeno en el ánodo.

Semirreacción catódica:

2H₂O(l) + 2e^- = H₂(g) + 2OH^-(aq)

Semirreacción anódica:

2H₂O(l) = O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e-

La electrólisis del agua sin la presencia de una sal o de otro electrolito se hace difícil, debido a su poca conducción eléctrica. La presencia, por ejemplo, de Na₂SO₄ en el agua aumenta el número de iones en la solución y favorece la conducción eléctrica a través de la misma.