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Introducción
La historia de la electroquímica se remonta al siglo XVIII, con los descubrimientos
de Luigi Galvani y Alessandro Volta. A lo largo de los siglos, científicos como
Michael Faraday, Gilbert Lewis y John Bockris han contribuido significativamente
al desarrollo de esta disciplina, una rama fundamental de la química, explora la
relación entre la electricidad y las reacciones químicas, esta disciplina nos
permite comprender cómo la energía eléctrica puede manipular y controlar los
procesos químicos, así como también cómo las transformaciones químicas
pueden generar corriente eléctrica; su impacto se extiende a numerosas
aplicaciones prácticas, desde baterías y celdas de combustible hasta la síntesis
de productos químicos y la prevención de la corrosión de metales. En el corazón
de la electroquímica tenemos dos conceptos esenciales, la oxidación y la
reducción; La oxidación implica la pérdida de electrones por una especie
química, mientras que la reducción implica la ganancia de electrones, estos
procesos, que ocurren en compartimentos separados llamados celdas
electroquímicas, generando una corriente eléctrica que puede aprovecharse
para realizar un trabajo útil. Otro factor relevante es la tabla periódica, una
herramienta esencial en la química, que juega un papel crucial en la
electroquímica; se encarga de organizar a los elementos químicos según sus
propiedades, lo que permite predecir su comportamiento en reacciones
electroquímicas. Como el caso de los potenciales de reducción, que indican la
tendencia de un elemento a ganar electrones, que están directamente
relacionados con la posición de un elemento en la tabla periódica. Esto lo
encontramos en las reacciones de óxido-reducción (redox), que implican la
transferencia de electrones entre especies químicas, son fundamentales en la
electroquímica. Parte fundamental para comprender de estas reacciones es el
correcto uso de la tabla periódica que nos ayudara a comprender los potenciales
de reducción de los elementos, lo que a su vez nos permite predecir qué
elementos actuarán como agentes oxidantes o reductores en estas reacciones;
hoy en día, la electroquímica desempeña un papel vital en numerosas industrias.
Se utiliza en la producción de metales, la fabricación de baterías, la protección
contra la corrosión y la síntesis de productos químicos. Su impacto abarca desde
las aplicaciones cotidianas hasta la investigación científica de vanguardia, lo que
la convierte en una pieza fundamental en la tecnología y el progreso moderno.
Método de Balanceo del Ión-electrón o Semi-reacciones
Este es un procedimiento particularmente útil para reacciones en disolución,
aunque también puede emplearse en racciones en estado gas-sólido; para este
método de siguen los siguientes pasos; Identificar el agente oxidante y el agente
reductor, recordando que el elemento que pierde electrones es el que se oxida y
es a su vez, el agente reductor; el elemento que gana electrones es el que se
reduce y es, a su vez, el agente oxidante; Mostrar
mediante semi reacciones
cómo se reduce el agente oxidante y como se oxida el agente reductor;
Asegurarse que los átomos diferentes a oxígeno e hidrógeno estén igualados y
ajustar de ser necesario; Contar los átomos de oxígeno en ambos lados de la
semi-reacción y compensar su déficit con moléculas de agua; Agregar
protones,
H
, al lado deficiente de hidrógeno; Igualar las cargas eléctricas y multiplicar
cada semi-reacción por un coeficiente conveniente para que, al sumar ambas
semi reacciones, se igualen las cargas y puedan eliminarse; Si la reacción ocurre
en medio básico , agregar tantos OH a ambos lados de la semi reacción, como
protones (H
) se agregaron para compensar déficits de hidrógeno; Combinar
los
OH
y los H
y eliminar el agua que aparezca duplicada en la reacción; Sumar
ambas semi reacciones y eliminar las especies que aparezcan duplicadas en la
reacción final.
Ejercicio de Práctica 1 Electroquímica
Instrucciones: Balancea las siguientes ecuaciones por el método de ion-electrón.
(Recuerda que es importante hacer todo el procedimiento).
a)
𝟐
𝟕
𝟐 −
𝟐
𝟑
𝟑
𝟐
𝟔+
7
2 −
𝟐+
𝟑+
𝟑+
2
3
𝑂𝑥𝑖𝑑𝑎𝑐𝑖ó𝑛 .
2
3
𝑦𝑎 𝑒𝑠𝑡á 𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑙 ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 .
2
7
2 −
3 +
𝑅𝑒𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 .
2
7
2 −
3 +
𝑠𝑒 𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒𝑎𝑛 𝑙𝑜𝑠 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑟𝑜𝑚𝑜.
𝑨𝒋𝒖𝒔𝒕𝒂𝒓 𝒆𝒍 𝒐𝒙í𝒈𝒆𝒏𝒐 𝒄𝒐𝒏 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝟐
2
7
2 −
3 +
2
𝑨𝒋𝒖𝒔𝒕𝒂𝒓 𝒆𝒍 𝒉𝒊𝒅𝒓ó𝒈𝒆𝒏𝒐 𝒄𝒐𝒏 ( 𝑯
2
7
2 −
3
2
2 +
3 +
2 +
3 +
2
7
2 −
3 +
2
2
7
2 −
3
2
4
−
2 +
2
𝐈𝐠𝐮𝐚𝐥𝐚𝐫 𝐞𝐥 𝐧ú𝐦𝐞𝐫𝐨 𝐝𝐞 𝐞𝐥𝐞𝐜𝐭𝐫𝐨𝐧𝐞𝐬 (𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑜𝑠 𝑠𝑒𝑚𝑒𝑗𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑠𝑒 𝑒𝑙𝑖𝑚𝑖𝑛𝑎𝑛)
[
−
2
4
−
2
2
]
𝑂𝑥𝑖𝑑𝑎𝑐𝑖ó𝑛 : 10 𝐼
−
2
𝑅𝑒𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛: 2 𝑀𝑛 𝑂
4
−
2 +
2
𝟒
𝟐
𝟐+
𝟐
c)
𝟑
−
𝟐
−
−
𝟑
−
𝟓+
3
2 −
𝟑+
2
2 −
−
𝟓+
3
2 −
2
−
3
−
𝑂𝑥𝑖𝑑𝑎𝑐𝑖ó𝑛.
2
−
3
−
3
−
−
𝑅𝑒𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛.
3
−
−
𝑒 𝑦𝑎 𝑒𝑠𝑡á 𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑙 𝑏𝑟𝑜𝑚𝑜 .
𝑨𝒋𝒖𝒔𝒕𝒂𝒓 𝒆𝒍 𝒐𝒙í𝒈𝒆𝒏𝒐 𝒄𝒐𝒏 𝒂𝒈𝒖𝒂 ( 𝑯
𝟐
2
−
2
3
−
3
−
−
2
𝑨𝒋𝒖𝒔𝒕𝒂𝒓 𝒆𝒍 𝒉𝒊𝒅𝒓ó𝒈𝒆𝒏𝒐 𝒄𝒐𝒏 ( 𝑯
2
−
2
3
−
3
−
−
2
2
−
2
3
−
2
−
2
3
−
3
−
−
2
3
−
−
2
𝐈𝐠𝐮𝐚𝐥𝐚𝐫 𝐞𝐥 𝐧ú𝐦𝐞𝐫𝐨 𝐝𝐞 𝐞𝐥𝐞𝐜𝐭𝐫𝐨𝐧𝐞𝐬 (𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑜𝑠 𝑠𝑒𝑚𝑒𝑗𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑠𝑒 𝑒𝑙𝑖𝑚𝑖𝑛𝑎𝑛)
[
2
−
2
3
−
3
−
−
2
]
𝑂𝑥𝑖𝑑𝑎𝑐𝑖ó𝑛: 6 𝑁𝑂
2
−
2
3
−
𝑅𝑒𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛: 2 𝐵𝑟 𝑂
3
−
−
2
𝟐
𝟑
𝟑
d)
𝟐
𝟐
𝟕
𝟐−
𝟑+
𝟑
−
𝟐
𝟑+
2
2 −
𝟐
𝟔
7
2 −
𝟑+
𝟓+
3
2 −
2
2 −
2
3
−
𝑂𝑥𝑖𝑑𝑎𝑐𝑖ó𝑛.
2
3
−
2
7
2 −
3 +
𝑅𝑒𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛.
2
7
2 −
3
𝑠𝑒 𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒𝑎𝑛 𝑙𝑜𝑠 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑟𝑜𝑚𝑜 .
𝑨𝒋𝒖𝒔𝒕𝒂𝒓 𝒆𝒍 𝒐𝒙í𝒈𝒆𝒏𝒐 𝒄𝒐𝒏 𝒂𝒈𝒖𝒂 ( 𝑯
𝟐
2
2
3
−
2
7
2 −
3
2
𝑨𝒋𝒖𝒔𝒕𝒂𝒓 𝒆𝒍 𝒉𝒊𝒅𝒓ó𝒈𝒆𝒏𝒐 𝒄𝒐𝒏
)
2
2
3
−
2
7
2 −
3 +
2
igual en ambos lados de la ecuación, esto implica que los electrones
transferidos durante los procesos de oxidación y reducción sean
completamente contabilizados y equilibrados.
3. ¿Cuál ha sido el papel de la electroquímica en el desarrollo y la adopción de
tecnologías energéticas sostenibles a lo largo del tiempo, y cómo ha influido en la
transformación de la generación, almacenamiento y uso de energía en la sociedad
moderna? R=
La química emerge como un aliado indispensable, impulsando
el desarrollo de tecnologías innovadoras que permiten aprovechar al máximo
el potencial de las fuentes de energía renovables, juega un papel
fundamental en su desarrollo, impulsando la creación de materiales
fotovoltaicos más eficientes y económicos. La electroquímica no solo ha
avanzado en las tecnologías energéticas renovables, sino que también está
moldeando un futuro más sostenible, descentralizado y eficiente en el uso de
la energía, es uno de los principales campos de investigación, en la búsqueda
de sistemas renovables de producción de energía que contribuyan a
solventar las necesidades de la población y a disminuir el impacto negativo
de los combustibles fósiles, utilizados para la producción de los recursos; La
energía solar es, sin duda, una de las fuentes renovables más prometedoras
del futuro, Las células fotovoltaicas, también conocidas como celdas solares,
son los dispositivos que convierten la luz solar en electricidad. Estas células
están compuestas por semiconductores, materiales que conducen la
electricidad bajo ciertas condiciones. La química permite crear
semiconductores con propiedades específicas, como la capacidad de
absorber luz solar de diferentes longitudes de onda y generar electricidad de
manera eficiente, la electroquímica impulsa la electrólisis, que divide el agua
en hidrógeno y oxígeno utilizando electricidad de fuentes renovables. Esto
genera hidrógeno como un combustible limpio y almacenable. para un futuro
basado en energía renovable, sostenible y segura es una gran necesidad
para proteger el medioambiente y la salud de los ciudadanos, las baterías y
otros sistemas de almacenamiento electroquímico ayudan a estabilizar la red
eléctrica al equilibrar la oferta y la demanda de electricidad, lo que es crucial
para la integración de las energías renovables.
Anexos
Bibliografía
Modern Electrochemistry Vol I y II; J. O’M. Bockris y A.K.N. Reddy Edit. Plenum
Press; New York, 2013.
Fundamentos de Electródica: Cinética electroquímica y sus aplicaciones; José
M. Costa; Edit. Alhambra; España, 2014.
Ingeniería Electroquímica; C. L. Mantell; Editorial; Reverte. 2015.
https://youtu.be/_Z6fMDhqO2o?si=vbiQ-iq3A2NIi3I-
https://youtu.be/_Xqu9rZcwcU?si=-_shBbMUP5kblzCu
https://youtu.be/PgHVAUF8xiE?si=qO5j2O4zS41krUS
SIENKO, J. Michell; Robert Plane (1972): “ Química Teórica y Descriptiva”.
Aguilar SA. Madrid. España.
SIENKO, J.M. (1979): “ Problemas de Química”. Editorial Reverté, Barcelona,
España.
IBARZ, José. (1976): “Problemas de Química General”. Editorial Marín SA.
Barcelona, España.
