Ejemplos de celdas galvánicas

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electric a battery image by Yuri Bizgaimer from Fotolia.com

Conocidas a veces como celdas voltaicas, las celdas galvánicas funcionan como simples baterías en base a reacciones electroquímicas espontáneas. Este tipo de celdas convierten la energía química en energía eléctrica mediante dos celdas. Un puente salino conduce los iones a través de un ánodo negativo, donde la oxidación ocurre, y un cátodo positivo, donde ocurre la reducción. Varios ejemplos de celdas galvánicas electroquímicas comparten esta estructura básica, sólo difieren en los detalles.

Celda de concentración

De acuerdo con el Departamento de Química de la Universidad de California en Davis, las celdas de concentración tienen dos semiceldas con los mismos electrodos, pero a diferentes concentraciones. La celda galvánica es llamada celda de "concentración" porque diluye la más concentrada de las soluciones y concentra la solución diluida. Una celda de concentración transfiere electrones desde la celda de concentración más baja a la celda de concentración más alta, esto produce voltajes mientras la celda alcanza el equilibrio.

Como otras celdas galvánicas, las celdas de concentración operan bajo el principio de la electroquímica o la tendencia de los electrones a fluir de un compuesto a otro. En este tipo de celdas, el flujo comienza a la izquierda y continúa hacia la derecha, oxidando a la izquierda y reduciendo a la derecha. Las celdas de concentración tienen un potencial eléctrico estándar igual a cero, porque sus electrodos son idénticos.

Celdas electrolíticas

Las celdas electrolíticas utilizan la energía del voltaje aplicado para producir lo que de otra forma sería una reacción no espontánea, de acuerdo con el Departamento de Física de la Universidad de Georgia. Este tipo de celdas emplean un voltaje inverso al de una celda galvánica. La reacción que ocurre en una celda electrolítica lleva el elemento Cu en un electrodo de cobre y el elemento Zn en uno de zinc. Los procesos producidos por las celdas electrolíticas son útiles en la preparación de sustancias puras como el aluminio y el cloro. Los procesos de preparación del sodio metálico y la galvanización también emplean estos tipos de celdas.

Celdas electroquímicas

Las celdas electroquímicas producen energía mediante una reacción espontánea que ocurre cuando se coloca zinc metálico en una solución de iones cobre. El Kankakee Community College describe el proceso de la siguiente manera: a medida que el metal se disuelve lentamente, se oxida y los iones zinc entran a la solución. Mientras tanto, los iones cobre ganan electrones y se convierten en átomos de cobre. Éstos cubren al zinc metálico con sedimentos provocando una reacción exotérmica donde el calor generado se disipa rápidamente. El zinc y el cobre sirven para este tipo de celdas galvánicas con dos semiceldas compartimentadas. El zinc se encuentra en la celda de oxidación y el cobre en la celda de reducción.

Al igual que otras celdas galvánicas, un puente salino conecta las dos celdas y permite el flujo de electrones necesario para que la reacción ocurra. Conjuntos de celdas electroquímicas encienden baterías comunes de 12 voltios tales como las que se utilizan en los automóviles.