tema 5 Flashcards
(16 cards)
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CINÉTICA ELECTROQUÍMICA
-Temperatura
-Tipos de enlace
-Presencia de capas insolubles
-Catalizadores
-Desprendimiento de H2O2
-Sobrepotencial o sobrevoltaje : difusión, de reacción, de transferencia, de cristalización, de resistencia.
- Define sobrepotencial
El sobrepotencial (o sobretensión) es la diferencia entre el potencial termodinámico teórico y el potencial real necesario para que ocurra una reacción electroquímica. En otras palabras, es el exceso de potencial que se debe aplicar para que una reacción electroquímica ocurra a una velocidad apreciable. La ecuación de Tafel describe esta relación:
η=Eequilibrio−Ereal
Explica las principales causas de la aparición de sobrepotencial. parte 1 Sobrepotencial de Resistencia (Caída Óhmica):
Causa:caída de potenciales debido a la resistencia óhmica en el sistema.
Ejemplo: En una batería, la resistencia interna del electrolito y de los materiales del electrodo contribuye al sobrepotencial de resistencia.
Explica las principales causas de la aparición de sobrepotencial. parte 2
Sobre potencial de transferencia
Causa: Relacionado con la cinética de la transferencia de electrones en la interfase electrodo-electrolito.
Ejemplo: En la electrólisis del agua, la transferencia de electrones en la reacción de evolución de hidrógeno requiere un sobrepotencial adicional.
Explica las principales causas de la aparición de sobrepotencial. parte 3
Sobrepotencial de difusión
Causa: Ocurre cuando la velocidad de transporte de los reactivos hacia la superficie del electrodo es limitada.
Ejemplo: En una celda de combustible, la difusión lenta de oxígeno hacia el cátodo puede causar un sobrepotencial de difusión.
Sobrepotencial de cristalización
Causa: Se debe a la formación de una capa de productos de reacción en la superficie del electrodo, que puede inhibir la transferencia de carga.
Ejemplo: En la deposición de metales, la formación de una capa de óxido en el electrodo puede aumentar el sobrepotencial.
- ¿Qué efectos prácticos tiene la aparición de un sobrepotencial en una célula electrolítica?
El sobrepotencial significa que se necesita aplicar un potencial adicional para que ocurra la reacción electroquímica deseada. Esto resulta en un mayor consumo de energía lo que reduce la eficiencia energética del proceso.
Un efecto práctico se tiene con las pilas. En equilibrio, la pila tiene un potencial determinado, sin embargo, al usarla y descargarla, ese potencial no es el que se aporta realmente por la presencia de una resistencia constante. Por ello, los fabricantes elaboran pilas con un exceso de potencial, el sobrepotencial, de tal manera que, al usarla, se aporte el potencial marcado originalmente .
3.- Explica cuáles son las tres principales causas por las que es necesario añadir a una disolución electrolítica de un sistema un electrolito inerte con una elevada concentración
Minimización del Transporte por Migración: El electrolito inerte ayuda a reducir el transporte por migración de las especies electroactivas, asegurando que el transporte de materia se realice principalmente por difusión.
Reducción del Tamaño de la Doble Capa Eléctrica: La presencia de un electrolito inerte con alta concentración reduce el tamaño de la doble capa eléctrica, permitiendo que los iones se acerquen más a la superficie del electrodo y mejorando la eficiencia del proceso electroquímico.
Estabilización del Potencial de Referencia: El electrolito inerte ayuda a mantener un potencial de referencia estable y reproducible, reduciendo la influencia de la disolución problema en el electrodo de referencia y asegurando mediciones precisas.
4.- ¿cómo influirá en el sobrepotencial los siguientes hechos? Y, en su caso, ¿qué tipos de sobrepotenciales estarían asociados a éstos?
a) La pasivación de un electrodo.
La presencia de un electrodo con una capa pasivante poco conductora hace que se reduzca la conductividad y la velocidad de transferencia electrónica y, en consecuencia, aparece un sobrepotencial. Este se trata de un sobrepotencial de transferencia.
4.- ¿cómo influirá en el sobrepotencial los siguientes hechos? Y, en su caso, ¿qué tipos de sobrepotenciales estarían asociados a éstos? b) La aparición de un gradiente de concentración.
La aparición de un gradiente de concentración hace que los reactivos se consuman a una velocidad muy elevada, sin permitir reponerlos al haber un transporte de reactivos lento, y afectando, por lo tanto, a la cinética de la reacción y generando un sobrepotencial. Este se trata de un sobrepotencial de difusión.
4.- ¿cómo influirá en el sobrepotencial los siguientes hechos? Y, en su caso, ¿qué tipos de sobrepotenciales estarían asociados a éstos?
La aparición de un gradiente de potencial.
Cuando el paso de la corriente eléctrica por la disolución genera una caída de potencial entre la superficie electródica y el electrodo de referencia, siendo esta la caída óhmnica, es necesario suministrar un potencial extra para que se lleve a cabo la reacción. Se trata de un sobrepotencial de resistencia.
4.- ¿cómo influirá en el sobrepotencial los siguientes hechos? Y, en su caso, ¿qué tipos de sobrepotenciales estarían asociados a éstos?
La adición de una sal en concentración elevada.
La generación u adición de una sal de alta concentración produce un proceso de cristalización paralelo, aparte de la reacción principal, afectando a la cinética ya que hace el proceso más lento. Para ello se aplica un potencial extra para que el proceso de cristalización acelere, siendo este un sobrepotencial de cristalización.
5.Cuándo aparece un sobrevoltaje de difusión en un sistema electroquímico, ¿cómo se puede disminuir?
El sobrevoltaje de difusión aparece cuando la difusión de los reactivos hacia la superficie del electrodo no es suficiente para la reacción electroquímica. Se puede disminuir:
-Aumentando la agitación o la convección en la disolución
-Reduciendo la densidad de corriente
-Diseñando electrodos con mayor área superficial efectiva
Optimizando las propiedades del electrolito
6.- ¿Cómo se puede disminuir el valor de los siguientes sobrevoltajes?
a) Sobrevoltaje de difusión
b) Sobrevoltaje de transferencia.
c) Sobrevoltaje de resistencia (caída óhmica).
a)Este sobrevoltaje se podría reducir añadiendo un mecanismo de transporte que lleve a los reactivos a la superficie del electrodo y los productos al seno de la disolución.
b)Este sobrevoltaje se puede reducir usando un catalizador para facilitar la transferencia electrónica y reducir su energía de activación, o por simplemente aumentar el potencial.
c)Este sobrevoltaje se puede disminuir reduciendo la caída óhmnica. Para ello, se aumenta la polarización por concentración durante la electrólisis, así la intensidad de corriente disminuye y, por lo tanto, también la caída óhmnica. E = I·R
7.- En función de la causa, ¿cómo se puede disminuir la caída óhmica en una célula electroquímica?
Para reducir la caída óhmnica, se aumenta la polarización por concentración durante la electrólisis, así la intensidad de corriente disminuye y, por lo tanto, también la caída óhmnica. E = I·R
