Electroquímica

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Introducción

La energía eléctrica es una de las formas de energía de mayor importancia práctica para la vida contemporánea. Un día sin energía eléctrica, ya sea por fallas de la compañía que suministra la luz o por falta de baterías, es inconcebible en nuestra sociedad tecnológica. El área de la química que estudia la conversión entre la energía eléctrica y la energía química es la electroquímica. Los procesos electroquímicos son reacciones redox en donde la energía liberada por una reacción espontánea se transforma en electricidad, o la electricidad se utiliza para inducir una reacción química no espontánea. A este último proceso se le conoce como electrólisis.

Electroquímica es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía electrica y la energía química. En otras palabras, las reacciones químicas que se dan en la interfase de un conductor eléctrico (llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor) y un conductor iónico (el electrolito) pudiendo ser una disolución y en algunos casos especiales, un sólido.

Si una reacción química es conducida mediante un voltaje aplicado externamente, se hace referencia a una electrólisis, en cambio, si el voltaje o caida de potencial electrico, es creado como consecuencia de la reacción química , se conoce como un "acumulador de energía electrica", también llamado batería o celda galvánica.

Las reacciones químicas donde se produce una transferencia de electrones entre moléculas se conocen como reacciones redox, y su importancia en la electroquímica es vital, pues mediante este tipo de reacciones se llevan a cabo los procesos que generan electricidad o en caso contrario, es producido como consecuencia de ella.

En general, la electroquímica se encarga de estudiar las situaciones donde se dan reacciones de oxidación y reducción encontrandose separadas, físicamente o temporalmente, se encuentran en un entorno conectado a un circuito electrico. Esto último es motivo de estudio de la química analítica, en una subdisciplina conocida como análisis potenciométrico.

Historia

Es muy dificil conocer el nacimiento de la electroquímica, pues existen evidencias que indican, la existencia de baterías y acumuladores de energía electrica, desde la antigüedad. Estudios realizados en los años 1930 demostraron la existencia de baterías en el imperio Parto, que probablemente fueron empleadas para la electrodeposición o galvanizado de piezas metálicas. (véase baterías de Bagdad-siglo III d.C).

Los antecedentes acerca del conocimiento de la electricidad en terminos científico vinieron muchos siglos despues, gracias a los trabajos con el magnetismo y los principios de la electricidad de los siglos XVII y XVIII dados tanto por William Gilbert llamado el padre del magnetismo y por Otto von Guericke quien creó el primer generador eléctrico, que producía electricidad estática generando fricción en un aparato en forma de esfera. Todo ello sumado a los aportes de Charles François de Cisternay du Fay (teoría de la polaridad), Benjamin Franklin (electricidad atmosférica), Charles-Augustin de Coulomb (teoría de atracción electrostática) en 1781 y los estudios de Joseph Priestly en inglaterra, se logró pavimentar el camino para el nacimiento científico de la electroquímica.

Es entonces que, durante finales del siglo XVIII (Ilustración), el anatomista y médico italiano Luigi Galvani marcó el nacimiento de la electroquímica de forma científica al descubrir el fenómeno que ocurría, al pasar electricidad por las ancas de rana y nuevamente al tocar ambos extremos de los nervios empleando el mismo escalpelo descargado. Dichas observaciones las publicó en su ensayo "De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius" (del Latín por, Comentario acerca del efecto de la electricidad en el movimiento muscular). Es de esta forma que en 1791 propuso la existencia de una sustancia "nervio-electrica" existente en toda forma de vida.

Galvani pensó que esta nueva fuerza vital, era una nueva forma de generación de electricidad natural, además de las ya conocidas por el hombre como la existente en los truenos y relámpagos o en algunos animales como la anguila eléctrica o las rayas eléctricas.

Los aportes posteriores en la fabricación de la primera batería de la época moderna dada por Alessandro Volta permitieron que durante la revolución industrial, científicos connotados como William Nicholson y Johann Wilhelm Ritter fundaran la disciplina de la galvanoplastia. Años mas tarde todo ello desembocaría en el descubrimiento de la termoelectricidad por Thomas Johann Seebeck.

Para mediados del siglo XIX, el modelamiento y estudio de la electroquímica, se vieron aclarados por Michael Faraday (leyes de la electrolisis) y John Daniell (pila dependiente solo de iones metalicos Zinc-Cobre). Hacia finales de siglo, dicha disciplina comenzó a influenciar campos tan importantes como las teorías de conductividad de electrolitos, presentado por Svante August Arrhenius y Friedrich Ostwald y subsecuentemente en el modelamiento matemático de las baterías por Walther Hermann Nernst.

A partir del siglo XX, la electroquímica permitió el descubrimiento de la carga del electrón por Millikan, y el establecimiento de la moderna teoría de ácidos y bases de Brønsted y Lowry, así como el estudio de disciplinas tan importantes como las áreas médicas y biológicas con la electroforesis, desarrollada por Arne Tiselius en 1937.

Dichas contribuciones han permitido que en la actualidad la electroquímica se emparente a temas tan diversos que van desde la electroquímica cuántica de Revaz Dogonadze o Rudolph A. Marcus, hasta las celdas fotovoltáicas y quimiluminiscencia.

Veáse también

• Electricidad
• Historia de la electricidad

Bibliografía

• Raymond, Chang. Química Undésima edición. Electroquímica. P 766
• Manual de laboratorio de Fisicoquímica de los Materiales. Universidad Autónoma Metropolitana. UAM México. David Gabriel García Andrade. Ingenieria Industrial