Celda galvánica
La celda galvánica o celda voltaica, denominada en honor de Luigi Galvani y Alessandro Volta respectivamente, es una celda electroquímica que obtiene la energía eléctrica a partir de reacciones redox espontáneas que tienen lugar dentro de la misma.
Por lo general, consta de dos metales diferentes conectados por un puente salino, o semiceldas individuales separadas por una membrana porosa.
En el uso común, la palabra pila es una celda galvánica única y una batería propiamente dicha consta de varias celdas, conectadas en serie o paralelo.
Una celda galvánica consta de dos semipilas (denominadas también semiceldas o electrodos).
En esencia, la semipila contiene el metal en dos estados de oxidación, y la reacción química en la semipila es una reacción redox, escrita simbólicamente en el sentido de la reducción como: En una pila galvánica un metal es capaz de reducir el catión del otro, y, por el contrario, el otro catión puede oxidar al primer metal.
Las dos semipilas deben estar separadas físicamente de manera que las soluciones no se mezclen.
Se utiliza un puente salino o una placa porosa para separar las dos soluciones.
El número de electrones transferidos en ambas direcciones debe ser el mismo; así las dos semipilas se combinan para dar la reacción electroquímica global de la celda.
Los aniones son liberados de la otra semipila cuando un catión se reduce al estado metálico.
El voltímetro tiene una resistencia muy alta, por lo que el flujo de corriente es realmente insignificante.
Las celdas galvánicas se usan normalmente como fuente de energía eléctrica.
El potencial estándar de la pila es igual al valor de Eo más positivo menos el valor más negativo (o menos positivo) del otro Eo.
Cada solución contiene una tira del metal correspondiente y un puente salino o disco poroso que conecta las dos soluciones y que permite que los iones SO42- fluyan libremente entre las soluciones de cobre y zinc.
A fin de calcular el potencial estándar de la celda se buscan las semirreacciones del cobre y del zinc, y se encuentra: Por lo tanto, la reacción global es: El potencial estándar de la reacción es entonces 0,34 V - (-0,76 V) = 1,10 V.
La polaridad de la celda se determina como sigue: el zinc metálico es menos propenso a la reducción y más propenso a la oxidación que el cobre metálico como muestra el hecho de que el potencial estándar de reducción para el zinc sea menor que para el cobre.
Así, el zinc metálico se oxida, cede electrones a los iones Cu2+ y quedan cargados positivamente.
Así, en el equilibrio, sólo son transferidos unos pocos electrones, los suficientes para causar que los electrodos estén cargados.
El electrodo metálico está en su estado estándar ya que por definición tiene actividad la unidad.
[5] Además, dado que las reacciones químicas se producen cuando la pila está produciendo energía, las concentraciones de los electrólitos cambian y se reduce el voltaje de la celda.
Esta corrosión ocurre cuando dos metales diferentes se ponen en contacto entre sí en presencia de un electrólito, tal como el agua salada, formando una pila galvánica.
También puede formarse una celda si el mismo metal se expone a dos concentraciones diferentes de electrólito.
El potencial electroquímico resultante desarrolla entonces una corriente eléctrica que disuelve electrolíticamente el material menos noble.
