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Licenciatura en Química
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ELECTROQUÍMICA
CÓDIGO: B053/99/7460
CURSO: 2000-2001
Carga docente:
6 créditos (4,5 teóricos + 1,5 prácticos)
Curso: 4º
Segundo cuatrimestre
Departamento:
Química-Física
Profesor/es:
Antonio Aldaz Riera
Roberto Gómez Torregrosa
Enrique Herrero Rodríguez.
OBJETIVOS
Introducir al alumno los conceptos fundamentales de la Electroquímica en situaciones
de equilibrio y no equilibrio (paso de corriente. Derivar las diferentes leyes que se
aplican a los procesos controlados por transferencia de carga, difusión y procesos
mixtos. Estudiar termodinámica y estructuralmente la interfase metal/electrolito con
ayuda de las curvas capilares y de capacidad diferencial. Tratar las diferentes
isotermas de adsorción y las conclusiones estructurales que de ellas se derivan.
Introducir al alumno en las diferentes técnicas electroquímicas haciendo especial
mención de las técnicas más clásicas: salto potenciostático y polarografia y una breve
descripción de la técnica voltamétrica y cronopotenciométrica. Mostrar algunos
ejemplos de aplicación práctica de la Electroquímica en síntesis - planta cloro/sosa y
aluminio, pilas- dióxido de manganeso, Pb ácido, Ni/Cd y pilas de combustible- y
empleo de la Electroquímica para la mejora del Medio Ambiente..
PROGRAMA
Lección 0
Definición de Electroquímica. Desarrollo histórico. Campos abarcados por esta
ciencia. Interdisciplinaria. Utilidad como ciencia básica y como ciencia aplicada.
Lección 1.Termodinámica electroquímica.
Repaso de conceptos. Diferencias de potencial en una interfase: potencial de Galvani,
de Volta y superficial. Potencial electroquímico. Condición de equilibrio en sistemas
electroquímicos. Ley de Nernst. Medida de la diferencia de potencial de una interfase.
Definición de ánodo y cátodo. Potencial de electrodo: convenio IUPAC.
Invariabilidad del signo del potencial de electrodo.
Lección 2. Cinética electroquímica.
Concepto de sobrevoltaje y tipos. Signo de la corriente. Relación entre la velocidad de
reacción y la densidad de corriente. Sobrevoltaje de transferencia de carga. Energía
de activación y potencial: ley de Butler-Volmer. Densidad de corriente de
intercambio. Aproximaciones lineal y de Tafel. Mecanismos de más de un electrón.
Aproximación del estado de cuasiequilibrio. Orden de reacción electroquímico y
número estequiométrico. Determinación de mecanismos.
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ELECTROQUÍMICA
Lección 3. Cinética electroquímica.
Transporte en electrolitos. Resistencia eléctrica y campo eléctrico. Leyes de Fick.
Sobrevoltaje de difusión en procesos estacionarios. Relación corriente-potencial.
Aplicación a diferentes procesos. Procesos irreversibles y cuasi-reversibles. Procesos
no-estacionarios
Lección 4. Electroquímica interfacial.
Tratamiento termodinámico de interfases cargadas. Curvas electrocapilares.
Capacidad diferencial.
Excesos superficiales. Estructura de interfases cargadas. Teorías de Helmholtz, GouyChapman. y Stern. Isotermas de adsorción: excesos superficiales., definición y
medida. Circuitos equivalentes de una interfase. Medida de la capacidad diferencial.
Lección 5. Técnicas de transitorios.
Utilidad de las técnicas de transitorios. Tipos de técnicas de transitorios. Técnicas de
potencial controlado: Salto potenciostático. Polarografía. Voltametría. Técnicas de
corriente controlada : Cronopotenciometría.
Lección 6. Aplicaciones de la Electroquímica: Síntesis.
Diferencias de potencial en células electrolíticas. Síntesis electroquímica. Síntesis de
cloro-sosa. Síntesis de aluminio. Algunas síntesis orgánicas.
Lección 7. Aplicaciones de la Electroquímica: Producción de energía y Medio
Ambiente.
Diferencias de potencial en pilas en funcionamiento. Tipos de pilas. Pila de
manganeso. Acumulador de plomo y niquel-cadmio. Pilas de combustible. Empleo de
la Electroquímica en la protección del medio ambiente. Electrodiálisis. Destrucción de
materia orgánica. Eliminación de metales. Síntesis de hipocloritos.
Prácticas
1.
Trazado de las curvas corriente-voltaje del sistema Cu/Cu2+.
• Trazado de las curvas corriente-voltaje empleando un electrodo rotatorio y
corriente controlada
Influencia de la velocidad de rotación.
Cálculo de las pendientes de Tafel.
Influencia de la posición del electrodo de referencia.
Determinación del mecanismo.
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ELECTROQUÍMICA
2.
Distribución de potencial.
• Determinación de la distribución de potencial en campos simétricos. Empleo del
papel conductor.
• Influencia de la forma de los electrodos en la distribución de corriente.
• Diversores de corriente y sumideros de corriente.
• Distribución de potencial y corriente en piezas de forma complicadas.
• Comprobación matemática de algunas distribuciones.
3.
Comportamiento del acumulador Ni/Cd.
• Reacciones en carga y descarga.
• Carga a corriente controlada.
• Descarga a corriente controlada.
• Relación corriente de carga/descarga y eficiencia en carga/descarga.
• Eficiencia energética a diferentes regímenes de carga y descarga. del color que
presentan.
CRITERIO DE EVALUACIÓN
Examen escrito al finalizar las clases que constará aproximadamente cuatro cuestiones
y un problema.
OBSERVACIONES
Prácticas: La asistencia a las prácticas de laboratorio es obligatoria.
BIBLIOGRAFIA
Fundamentals of Electrochemical Science. K.Oldham y J.Mayland. Academica Press
Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications: A.Bard and L.Faulkener.
J.Wiley.
Electrode Kinetics for chemist, chemicals engineers and Material Science. E.Gileadi.
VCH.
Modern Electrochemistry, J.O.M.Bockris and S.Reddy. Plenum Press.
Electrochemie analytique et reactions en solution. B.Tremillon. Masson.