Puente de sal electroquímico: Definición y propósito

Célula galvánica

Hubo un programa de televisión en los años 80 que tenía a Jack of all trades como personaje principal. En un episodio, creó una máquina de soldar con un generador, cables de puente y dos monedas de medio dólar. Podemos ser nuestro propio Jack de todos los oficios y crear una batería con algunas cosas que hay en el laboratorio de química. Veamos cómo hacer esto. Aquí hay una lista de materiales que necesitaremos para crear nuestra batería.

1. Barra de zinc
2. Barra de cobre
3. Dos vasos
4. Cable conductor
5. Solución de sulfato de zinc
6. Solución de sulfato de cobre
7. Puente salino compuesto por sulfato de sodio
8. Voltímetro (esto no es necesario para que la celda electroquímica funcione, pero demuestra que funciona)

Una celda galvánica es aquella en la que se genera una corriente eléctrica mediante una reacción redox. Una reacción redox ocurre cuando se transfieren electrones en la reacción. Veamos el puente de sal y veamos por qué es fundamental en la función de una celda galvánica.

Puente de sal vs No puente de sal

Un puente de sal es un tubo en forma de U tapado en cada extremo con algodón que contiene una solución acuosa de una sal iónica. El puente de sal puede incluso contener un material de gel que contenga la solución de sal iónica. No queremos que las soluciones se mezclen abiertamente. Un puente estándar es un camino para automóviles o peatones sobre algo como un cuerpo de agua o una carretera. Un puente de sal es una vía para que los iones fluyan entre los vasos de precipitados. Veamos qué pasa sin un puente de sal en una celda galvánica. Antes de conectar los cables, las soluciones en cada vaso son neutrales. Tienen el mismo número de carga positiva y negativa. La barra de zinc ( ánodo ) cede dos electrones que fluyen a través de los cables hasta la barra de cobre. El átomo de zinc que perdió dos electrones ahora es un ión de zinc (Zn +2 ), que ahora está en la solución. Esto hace que la solución tenga una carga neta positiva. La barra de cobre ( cátodo ) toma los dos electrones haciendo que un ion de cobre positivo (Cu +2 ) salga de la solución y acepte los dos electrones. Cuando esto sucede, se deposita un átomo de cobre sobre la barra de cobre. Esto deja la solución en este vaso con una carga neta negativa. Una forma fácil de recordar qué barra de metal es el ánodo y el cátodo es utilizar el dispositivo mnemónico PA-NIC . » Positivo es ánodo, negativo es cátodo ». Ahora tenemos un voltaje en dos ubicaciones en la celda galvánica. Uno entre las barras de metal y el otro entre las soluciones cargadas. El voltaje entre las barras de metal es positivo y el voltaje entre las dos soluciones, que se llama circuito interno, es negativo. Esto hace que los voltajes se cancelen y no fluya corriente. Sin el puente de sal, tienes dos piezas de metal en una solución iónica, ¡nada más!

Puente de sal agregado

Cuando se agrega el puente de sal a la celda galvánica, el circuito interno desaparece porque no hay voltaje neto entre las soluciones. En el instante en que la solución que rodea la barra de cobre se vuelve negativa porque perdió el ión de cobre positivo, dos iones de sodio positivos ingresan a la solución desde el puente salino. Lo mismo sucede en el otro lado. En el instante en que la solución en la que se encuentra la barra de zinc se vuelve positiva porque perdió dos electrones, un ion sulfato con carga negativa ingresa a la solución. El resultado final es que ambas soluciones se mantienen neutrales. El diagrama 1 muestra los electrones fluyendo de derecha a izquierda, y los iones negativos en el puente de sal fluyen de izquierda a derecha. El puente de sal completa el circuito.

Diagrama 1

Otra cosa a notar en el Diagrama 1 es que la barra de cobre se ha hecho más grande y la barra de zinc se ha vuelto más pequeña. Esto se debe a que la barra de zinc está perdiendo átomos y la barra de cobre está ganando átomos. Mientras el puente de sal conecte ambos lados y la barra de zinc no se haya consumido, la corriente seguirá fluyendo.

Resumen de la lección

Una celda galvánica es una conexión cableada entre dos metales que están en vasos separados que contienen soluciones de una sal iónica. Uno de los metales cede electrones al otro, lo que se denomina reacción redox . Cuando un átomo de zinc pierde dos electrones, un ion de zinc con una carga de +2 ingresa a la solución, lo que hace que la barra de zinc se vuelva más pequeña. Cuando la barra de cobre acepta dos electrones, un ión de cobre +2 sale de la solución y se deposita un átomo de cobre en la barra de cobre haciéndola más grande. Es crucial que las soluciones iónicas en las que se encuentran las barras de metal se mantengan neutrales. Si no lo hacen, existe un voltaje entre ellos, que cancela el voltaje entre las barras de metal. El voltaje entre las dos soluciones se llama circuito interno . Sin voltaje significa que no hay flujo de corriente. Un puente de sal es un recipiente en forma de U que tiene una solución iónica acuosa que se tapa en cada extremo con un medio poroso, lo que permite que los iones fluyan a través de ellos. Es un puente de iones entre las soluciones en los vasos con las barras de metal. Cuando las soluciones se vuelven negativas y cargadas positivamente debido a la transferencia de electrones, los iones positivos y negativos fluyen desde el puente de sal a las soluciones, manteniéndolas neutrales. El puente de sal completa el circuito porque los iones del puente de sal fluyen en la dirección opuesta a los electrones en el circuito entre las barras de metal.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador