Comparación de celdas electrolíticas y celdas galvánicas

Rocas y colinas

Imagina que estás de excursión por las montañas y llegas a un terreno empinado. Antes de comenzar la caminata cuesta arriba, notará una roca en la base de la pendiente. ¿Adivina qué? No se mueve y decides levantarlo y comenzar a caminar cuesta arriba. En el camino hacia arriba de la colina, verá una roca rodando por la pendiente hacia usted, y se detiene en la parte inferior de la pendiente. Ésta es una analogía para las celdas galvánicas y las celdas electrolíticas. La celda galvánica podría compararse con la roca que baja por la colina, y la celda electrolítica podría compararse con la roca que se encuentra en la base de la colina. Analicemos más esta analogía y comparemos y contrastemos las celdas electrolíticas y galvánicas.

Célula galvánica

Una celda galvánica es una configuración que involucra dos electrodos metálicos conectados con un cable. Los metales deben ser diferentes para que uno de ellos ceda espontáneamente electrones ( oxidados ), llamado ánodo , y el otro acepte los electrones ( reducidos ), llamado cátodo . Un ejemplo de esto es el cobre y el zinc. El zinc se oxida y el cobre se reduce. Ambos metales se encuentran en soluciones acuosas separadas conectadas por un puente salino y se denominan semiceldas . Una solución es perder carga negativa y la otra ganar carga negativa, razón por la cual se requiere un puente de sal entre las medias celdas. Un puente de sal es otra solución acuosa que permite que los iones viajen a cada solución para mantenerlos eléctricamente neutrales.

Celda galvánica donde los electrones fluyen espontáneamente desde la barra de zinc a la barra de cobre.

Esta configuración convierte la energía química en energía eléctrica en forma de flujo de corriente. El flujo de corriente eléctrica ocurre cuando hay una diferencia de voltaje. Esto ocurre naturalmente entre las medias células. Volviendo a nuestra analogía de la colina, podemos ver que el flujo espontáneo de electrones entre el ánodo y el cátodo se compara con el movimiento espontáneo de una roca que cae cuesta abajo.

Celdas electrolíticas

Una celda electrolítica involucra dos electrodos de carbono en la misma solución electrolítica fundida y están conectados a los terminales positivo y negativo de una batería. Un ejemplo de solución fundida para una celda electrolítica es el cloruro de sodio, NaCl. Cuando los cables están conectados a los terminales positivo y negativo de la batería, la energía eléctrica se transfiere a la solución, lo que hace que el elemento, que es un agente reductor más fuerte, se oxide (pierda electrones). El elemento que es el agente oxidante más fuerte se reducirá (ganancia de electrones). En el caso de los iones de sodio y cloro, los iones de sodio se reducirán y el cloro se oxidará. La varilla de carbono conectada al terminal negativo de la batería es el cátodo y la varilla de carbono conectada al terminal positivo de la batería es el ánodo. En el caso de la solución de cloruro de sodio, los iones de cloro se mueven hacia el ánodo donde se oxidan y se combinan con otro átomo de cloro para formar una molécula de cloro gaseoso, Cl 2 .

Celda electrolítica donde los electrones se ven obligados a fluir debido a una fuente de voltaje externa.

Esta configuración convierte la energía eléctrica en energía química. Nuestra analogía de la colina se relaciona con una celda electrolítica porque la solución fundida debe tener una fuente externa de energía para mover los iones en la solución hacia el cátodo y el ánodo, al igual que la roca tiene que tener a alguien que la lleve cuesta arriba. Ahora hagamos una tabla comparando los dos tipos de celdas.

Similitudes y diferencias

Una manera fácil de recordar la oxidación y la reducción es usar el dispositivo mnemónico » plataforma petrolera », donde » aceite » significa » oxidación está perdiendo » y » plataforma » significa » reducción está ganando » ‘electrones. Una manera fácil de recordar cómo el ánodo y el cátodo se relacionan con la oxidación y la reducción es usar las frases «un buey» y «gato rojo». «Un buey» representa ánodo y oxidación. » Gato rojo » representa reducción y cátodo.

Resumen de la lección

Las celdas galvánicas son reacciones espontáneas que involucran dos reacciones de media celda que contienen metales, donde una cede electrones a la otra. El metal que cede los electrones se oxida y el metal que gana electrones se reduce . La frase «plataforma petrolera» puede ayudar a recordar cuál es cuál. El metal que se oxida es el ánodo y el metal que se reduce es el cátodo . La frase «un buey» y «gato rojo» es un recurso mnemónico útil para recordar esta relación. Las celdas galvánicas requieren un puente de sal para funcionar. Una celda galvánica convierte la energía química en energía eléctrica en forma de corriente eléctrica. Las celdas electrolíticas no son reacciones espontáneas que involucran una sola celda que contiene una solución fundida con dos barras de carbono. Una varilla está conectada al terminal positivo y la otra varilla está conectada al terminal negativo de una fuente de voltaje. El voltaje proporcionado hace que los electrones fluyan y provoque la reacción. El ion positivo en la solución se mueve hacia el cátodo y el ion negativo en la solución se mueve hacia el ánodo. Una celda electrolítica convierte la energía eléctrica en energía química porque la fuente de voltaje hace que los iones de la solución se muevan hacia las barras de carbono.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador