¿ QUÉ SON? Las celdas galvánicas o voltaicas, es un dispositivo que produce corriente eléctrica a partir de reacciones redox espontaneas, es decir, consiste en la transformación de energía química en energía eléctrica.
COMPONENTES DE LAS CELDAS GALVANICAS La celda galvánica consta de dos electrodos unidos por un puente salino, y conectados por un voltímetro que permite el paso de electrones.
ÁNODO: Electrodo en el que se produce la oxidación. El agente reductor pierde electrones, por lo tanto, se oxida. X X + + 1e - Se conoce como polo negativo. Contiene carga positiva y a el migran los iones o cargas negativas (aniones). CÁTODO: Electrodo en el que se produce la reducción. El agente oxidante gana electrones, por lo tanto, se reduce. X + + 1e - X Se conoce como polo positivo. Contiene carga negativa y a el migran los iones o cargas positivas (cationes).
Puente Salino Es un dispositivo en forma de “U” que contiene una solución muy concentrada de un electrólito, (por ejemplo: NaNO 3(ac) , NH 4 NO 3(ac) , NaCl (ac) , KNO 3(ac) , entre otros) cuyos iones no reaccionan con los otros iones de la celda ni con el material de los electrodos. El puente s alino cumple las siguientes funciones: Permite el contacto eléctrico entre las dos sem iceldas. Evita que se mezclen las dos soluciones. Mantiene la neutralidad eléctrica en cada semicelda.
¿ Cómo funciona una celda galvánica? Una celda galvánica esta conformada por dos semiceldas. Generalmente, una semicelda esta formada por un electrodo o lamina de un metal sumergido en una solución salina del mismo metal. En la semicelda anódica ocurren las oxidaciones, mientras que en la semicelda catódica ocurren las reducciones. El electrodo anódico , conduce los electrones que son liberados en la reacción de oxidación, hacia los conductores metálicos . Estos conductores eléctricos conducen los electrones y los llevan hasta el electrodo catódico ; los electrones entran así a la semicelda catódica produciéndose en ella la reducción.
NOTACIÓN DE UNA CELDA GALVÁNICA La celda galvánica, como la que se muestra en la pila de Daniell, se describe utilizando la siguiente notación: Zn (s) /ZnSO 4(ac) //CuSO 4(ac) /Cu (s) Donde se aplica lo siguiente: La barra vertical, /, denota un contacto entre fases diferentes La doble barra vertical, //, denota una unión líquida para que el potencial de unión es cero; es decir, hace referencia al puente salino
FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM) La corriente eléctrica fluye debido a una diferencia de potencial entre los dos electrodos, llamada fuerza electromotriz. Matemáticamente, el potencial de una celda esta determinado por: Los potenciales estándar de oxidación o reducción son valores que están tabulados y que se toman como referencia para poder determinar el potencial de la celda.
Zn/Zn +2 E°= 0.76V Zn +2 /Zn E° = -0.76V Cu +2 /Cu E°= 0.34V E(celda) = 1.10V La espontaneidad de los procesos redox, depende del valor del potencial de celda: Si E = (+) el proceso es espontaneo Si E = (-) el proceso no es espontaneo Si E = 0 entonces el proceso esta en equilibrio