Celdas electrolíticas

Las reacciones electroquímicas son vitales para muchos procesos en la tecnología y el cuerpo humano e implican la transferencia de electrones de una especie química a otra. Estas reacciones se denominan reacciones de reducción-oxidación o reacciones redox.

Cuando una especie pierde electrones, sufre oxidación, y decimos que se oxida. Cuando una especie gana electrones, ha sufrido una reducción, y nosotros decimos que se reduce. En una celda galvánica electroquímica, las reacciones redox ocurren espontáneamente, lo que genera energía eléctrica. Sin embargo, en una celda electrolítica, se aplica energía eléctrica, lo que hace que ocurran las reacciones redox.

Una celda electrolítica consiste en la solución de reacción llamada electrolito, que contiene cualquier especie química que se oxida o reduce, así como los iones necesarios para permitir el flujo de electrones. La celda electrolítica tiene dos electrodos metálicos que se sumergen en la solución electrolítica. Un circuito externo conecta los dos electrodos, lo que completa el circuito y nos permite aplicar voltaje o corriente.

La corriente o voltaje aplicado es lo que hace que se produzca la reacción electroquímica. La semirreacción de oxidación se produce en el ánodo y la semirreacción de reducción se produce en el cátodo. Para ayudarlo a diferenciar entre los dos, recuerde la frase 'gato rojo', que significa 'reducción en el cátodo'.

Pero, ¿cómo determinamos qué electrodo es cuál? Podemos usar el potencial de reducción estándar de los electrodos metálicos, que es una medida de la tendencia del metal a perder electrones. Cuanto mayor sea el potencial de reducción, más probable es que se reduzca el metal.

Digamos que colocamos un electrodo de plata y un electrodo de cobre en una celda electrolítica y aplicamos corriente. El electrodo de plata tiene un mayor potencial de reducción, por lo que se reduce y actúa como cátodo. El electrodo de cobre tiene un menor potencial de reducción, por lo que se oxida y actúa como ánodo.

Uno de los usos de las celdas electrolíticas es realizar la galvanoplastia, que es una reacción en la que un metal se oxida y luego se reduce a la superficie de otro metal. Dado que el ánodo es el metal que hace el recubrimiento, en nuestro ejemplo de plata y cobre, el electrodo de plata está recubierto con una fina capa de cobre.

En este laboratorio, ensamblará una celda electrolítica y realizará el proceso de galvanoplastia recubriendo una llave de latón con cobre.