Reacciones Electroquímicas 2do Semestre 2008

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1 Reacciones Electroquímicas 2do Semestre 2008
BIENVENIDOS al Curso de Reacciones Electroquímicas 2do Semestre 2008 Dra. Mary Lorena Araujo F. Centro de Equilibrios en Solución

2 Historia de la Electroquímica

3 INTRODUCCION Electricidad, categoría de fenómenos físicos originados por la existencia de cargas eléctricas y por la interacción de las mismas. Cuando una carga eléctrica se encuentra estacionaria, o estática, produce fuerzas eléctricas sobre las otras cargas situadas en su misma región del espacio; cuando está en movimiento, produce además efectos magnéticos.

4 Platón dialogaba con Sócrates
Encontrado en el Nilo 3000 ac (Egipto) Jeroglificos de Horapollo Pez gato eléctrico Los antiguos egipcios consideraban, este pez como un pez protector de los otros peces Thales de Mileto Filosofo Griego ( ac) 600 ac Fue la primera persona que observo las propiedades atractivas del ambar Esta piedra poseía electricidad estática y por ello fue conside- rada PIEDRA MAGICA Platón dialogaba con Sócrates ( ac) Pez torpedo Efecto shock producido por sus descargas eléctricas 400 ac

5 Jeroglificos de Horapollo

6 Descubrió el poder mágico medicinal del pez torpedo
Plinio 100 ac Descubrió el poder mágico medicinal del pez torpedo

7 Tales de Mileto ( a. C.) Fue un filosofo griego, fundador de la escuela jónica, considerado como uno de los siete sabios de Grecia. Desde el punto de vista de la electricidad, fue el primero en descubrir que si se frota un trozo de ámbar, este atrae objetos más livianos, y aunque no llego a definir que era debido a la distribución de cargas, si creía que la electricidad residía en el objeto frotado. De aquí se ha derivado el término electricidad, proveniente de la palabra elektron, que en griego significa ámbar, y que la empezó a emplear hacia el año 1600 d. C., el físico y médico ingles Willian Gilbert, cuando encontró esta propiedad en otros muchos cuerpos.

8 Williams Gilbert ( dc) Padre del Magnetismo Descubrió que la tierra era un magneto muy grande 1600 dc Físico y médico inglés conocido sobre todo por sus experimentos originales sobre la naturaleza de la electricidad y el magnetismo.

9 Gilbert descubrió que muchas sustancias tenían la capacidad de atraer objetos ligeros cuando se frotaban y aplicó el término eléctrica para la fuerza que ejercen estas sustancias después de ser frotadas. Fue el primero en utilizar términos como 'energía eléctrica', 'atracción eléctrica' y 'polo magnético'. Quizás su aportación más importante fue la demostración experimental de la naturaleza magnética de la Tierra.

10 Invento la primera maquina eléctrica
Otto von Guericke ( dc) Invento la primera maquina eléctrica 1650

11 MAQUINA ELECTRICA: era una gran bola de azufre puesta dentro de un globo de vidrio, éste era colocado sobre un eje de madera que podía girar. Al hacer girar el globo, el roce producía electricidad estática generando una chispa, lo que hacía girar una rueda colocada al final del eje

12 Hacia 1709, Francis Hauksbee en la Sociedad Real en Londres descubrió que por poniendo una pequeña cantidad de mercurio en el cristal de generador de Von Guericke y evacuando el aire de éste, al hacerla girar gradualmente y rápidamente, de ésta emanaba luz brillante. Este brillo era el suficiente como para leer (el fenómeno era similar al conocido como “Fuego de San Elmo” que era el nombre dado a un brillo extraño visto alrededor de barcos durante las tormentas eléctricas. Francis Hauksbee ( ) Físico Ingles La nueva máquina fue desarrollada y transformada por varios autores con varias innovaciones como la sustitución de la esfera por un disco de vidrio y la introducción de tubo metálico que permitía la transmisión de la electricidad producida hasta el lugar deseado La principal fuente de electricidad para la mayor parte de las experiencias del siglo XVIII fueron las máquinas eléctricas por fricción. Estas máquinas fueron difundidas por Francis Hauksbee

13 Stephen Gray (Diciembre de 1666 - Londres, 1736), físico y astrónomo inglés.
Sus contribuciones a la ciencia fueron sobre el estudio de la electricidad. En 1727 demostró que los materiales conductores pueden ser electrizados si están aislados para no perder cargas eléctricas. En 1729 estudiando la conductibilidad de los materiales realizó las primeras experiencias de transporte de energía eléctrica a distancia. En la ocasión, y junto a Jean Desaguliers, consiguió electrificar un corcho, conectado a uno de los extremos de un hilo metálico, de más de 200 metros de longitud, por medio de un tubo de vidrio, previamente electrificado por frotación, que aplicó al otro extremo del conductor. En sus experimentos también descubrió que para que la electricidad (o los efluvios o virtud eléctrica, como la denominó), pudiera circular por el conductor, este tenía que estar aislado de tierra. Posteriormente se dedico también al estudio de otras formas de transmisión de la electricidad. Más adelante, junto con los científicos Granville Wheler y J. Godfrey, efectuó la clasificación de los materiales en eléctricamente conductores y aislantes.

14 Charles François de Cisternay du Fay
(París, 1698 – 1739) físico francés Superintendente de los jardines reales. De familia prominente con influencia en ambientes militares y eclesiásticos, su padre le consiguió el nombramiento de químico adjunto en la Academie des Sciences. Aún sin tener una formación científica Du Fay pronto destacó en sus experimentos sobre la electricidad, realizando varios descubrimientos cruciales. Gray, al enterarse de los trabajos de Stephen Gray, dedico su corta vida al estudio de los fenomenos eléctricos. Du Fay, entre otros muchos experientos, observo que una lámina de oro siempre era repelida por una barra de vidrio electrificada. Publico sus trabajos en 1733 siendo el primero en identificar la existencia de dos tipos de cargas eléctricas (las denominadas hoy en día positiva y negativa), que él denomino carga vitria y carga resinosa, debido a que ambas se manifestaban: de una forma al frotar, con un paño de seda, el vidrio(carga positiva) y de forma distinta al frotar, con una piel, algunas substancias resinosas como el ámbar o la goma, (carga negativa). La existencia de cuerpos conductores y aislantes, y la fuerza de repulsión existente entre cuerpos cargados con electricidad del mismo signo.

15 E.G. Von Kliest (físico Aleman) y Pieter van Musschenbroek (1692-1761) (físico Holandes)
1745 Descubrieron uno de los condensadores más simples La jarra o Botella de Leyden

16 La botella de Leyden original era una botella de cristal llena de agua cerrada. Poseía un alambre o aguja que traspasaba el tapón y estaba en contacto con el agua. La botella se cargaba sujetándola con una mano y poniendo la parte saliente del alambre en contacto con un dispositivo eléctrico. Cuando se interrumpía el contacto entre el alambre y la fuente eléctrica y se tocaba el alambre con la mano, se producía una descarga que se presentaba como una sacudida violenta.

17 La botella de Leyden actual está recubierta por una capa de estaño tanto por la parte interior como por la exterior. El contacto eléctrico se realiza con una barra de latón que atraviesa el tapón de la botella y que está en contacto con la capa interior de metal mediante una cadena. Se produce una descarga completa cuando se conectan las dos capas por medio de un conductor.

18 filósofo, político y científico 1747
Benjamin Franklin ( ) filósofo, político y científico 1747 Franklin inició sus experimentos sobre la electricidad Este polifacético norteamericano: político, impresor, editor y físico, investigo los fenómenos eléctricos e invento el pararrayos. Adelantó una posible teoría de la botella de Leyden, defendió la hipótesis de que las tormentas son un fenómeno eléctrico y propuso un método efectivo para demostrarlo. Desarrollo una teoría según la cual la electricidad era un fluido único existente en toda materia y califico a las substancias en eléctricamente positivas y eléctricamente negativas, de acuerdo con el exceso o defecto de ese fluido. Confirmo también que las tormentas eran fenómenos de tipo eléctrico y demostró, por medio de su celebre cometa, que los rayos eran descargas eléctricas de tipo electrostático.

19 Joseph Priestley ( ) Este teólogo, químico y gran hombre de ciencia británico, aisló y describió varios gases, (entre ellos el oxígeno) y esta considerado como uno de los fundadores de la química moderna. Aunque su formación estaba orientada para que fuera ministro de la Iglesia de los Disidentes que comprendía varias iglesias separadas de la Iglesia de Inglaterra, de la que fue ordenado en 1762; Priestley fue animado a dirigir experimentos sobre la nueva ciencia de la electricidad por el estadista y científico estadounidense Benjamín Franklin, a quien conoció en Londres en Como fruto de estos experimentos, Priestley escribió al año siguiente la Historia de la electricidad. Entre sus importantes descubrimientos está que el carbón de leña es un conductor de la electricidad. Durante los experimentos que Priestley realizó, descubrió el oxígeno y describió su función en la combustión y en la respiración de los seres vivos, aunque no fue totalmente consciente de la importancia que su descubrimiento tendría en el futuro. Priestley también aisló y describió las propiedades de muchos otros gases, como el amoníaco, óxido nitroso, dióxido de azufre y monóxido de carbono.

20 1769 Edward Bancroft Uso las chispas generadas de la jarra de Leyden para efectos terapeúticos, con pacientes que padecian de gota, parálisis, dolores de cabeza y fiebre

21 1800 Alessandro Volta (1745-1827), físico italiano
En 1775 inventó el electróforo, un instrumento que producía cargas de electricidad estática. Los dos años siguientes se dedicó a la química, y mas adelante estudió la electricidad atmosférica e ideó experimentos como la ignición de gases mediante una chispa eléctrica en un recipiente cerrado Fue profesor de física en la Universidad de Pavía, cátedra que ocupó durante 25 años. Hacia 1800 había desarrollado la llamada pila de Volta, precursora de la batería eléctrica. Escribió numerosos tratados científicos y por su trabajo en el campo de la electricidad, Napoleón le nombró conde en La unidad de tensión eléctrica o fuerza electromotriz, conocida como voltio, recibió ese nombre en su honor. Desarrollo la llamada pila de Volta, precursora de la batería eléctrica

22 Construyó la pila voltaica y descubrió el primer método práctico generador de electricidad. Empleo discos alternos de cinc y plata apilados entre sí y separados con pedazos de cartón, empapados en salmuera. El alambre del disco de cinc, se conecta desde el fondo a la cima del disco de plata, ésto podría producir las chispas repetidas. Esta fue la primera batería que produjo una corriente fiable, firme de electricidad. Volta sostenía que la corriente eléctrica era electricidad metálica, cuya fuente eran las sondas de diferentes metales. El gran invento de Volta revoluciono el uso de la electricidad y dio al mundo uno de sus mayores beneficios, la corriente eléctrica.

23 Charles Agustín de Coulomb
( ), físico francés Este físico e ingeniero francés, nacido en Angulema fue el primero en establecer las leyes cuantitativas de la electrostática, además de realizar muchas investigaciones sobre: magnetismo, rozamiento y electricidad. 1785 En el año 1758 ingresó en el cuerpo de ingenieros militares, y en 1784 fue nombrado miembro de la Academia de Ciencias, pero al empezar la revolución francesa, en 1789, se retiro de todos sus cargos públicos y militares, para dedicarse por entero a la investigación. Sus investigaciones científicas están recogidas en siete memorias, en las que expone teóricamente los fundamentos del magnetismo y de la electrostática. En 1777 inventó la balanza de torsión para medir la fuerza de atracción o repulsión que ejercen entre si dos cargas eléctricas, y estableció la función que liga esta fuerza con la distancia. Con este invento, culminado en 1785, Coulomb pudo establecer el principio, que rige la interacción entre las cargas eléctricas, actualmente conocido como ley de Coulomb: F = k (q q') / d2. Coulomb también estudio la electrización por frotamiento y la polarización, e introdujo el concepto de momento magnético. También colaboró en la planificación del sistema métrico decimal de pesas y medidas. La unidad de medida de carga eléctrica, el culombio, recibió este nombre en su honor. La unidad de medida de carga eléctrica, el culombio, recibió este nombre en su honor.

24 Luiggi Galvani 1791 Anatomista y médico.
Fue el primero en investigar el fenómeno de lo que llegó a ser nombrado "la bioelectrogenesis" Encontró que la corriente eléctrica generada por un frasco de Leyden o bien por un generador de electricidad estática, causaba la reducción de los músculos o nervios en la pierna de una rana y de muchos otros animales.

25 "Galvani concluyo que los metales transmitían una sustancia misteriosa, la cual llamó electricidad.
Para explicar el fenómeno observado en las ancas de la rana, se refirió: hay además obviamente una "electricidad animal”, cuando la electricidad generada a partir de metales pasa por el tejido de la rana, activa sus músculos produciendo respuesta eléctrica. Finalmente clasificó la electricidad en dos tipos: uno "electricidad artificial”, generada por la fricción (electricidad estática) y segundo "electricidad natural” la que se genera en el relámpago. Él pensó que la "electricidad animal” era como un fluido secretado por el cerebro, y propuso que el flujo de este fluido pasa a través de los nervios activando los músculos. De sus discusiones con el otro gran científico italiano de su época, Alessandro Volta, sobre la naturaleza de los fenómenos fisiológicos observados, surgió la construcción de la primera pila, o aparato para producir corriente eléctrica continua, llamado pila de Volta. Su nombre sigue asociándose actualmente con la electricidad en los términos galvanismo y galvanización

26 1806 Humphry Davy (1778-1829) químico británico Celda electrolitica
Invento la lámpara de seguridad en la minas Descubrió los efectos anestésicos del óxido nitroso (gas hilarante) Comenzó sus investigaciones sobre los efectos de la electricidad en los compuestos químicos Fabricó la mayor batería construida hasta entonces, con 250 células y pasó una corriente eléctrica potente a través de soluciones de varios compuestos sospechosos de contener elementos químicos no descubiertos. Davy aisló rápidamente con este método electrolítico el potasio y el sodio. También preparó calcio con el mismo método. En experimentos posteriores, no descritos, descubrió el boro y demostró que el diamante está compuesto de carbono.

27 Hans Christian Oersted (1777-1851), físico y químico danés
1819 Hans Christian Oersted ( ), físico y químico danés Demostró la existencia de un campo magnético en torno a una corriente eléctrica. Descubrió que una aguja imantada se desvía colocándose en dirección perpendicular a un conductor por el que circula una corriente eléctrica, iniciando así el estudio del electromagnetismo. Al parecer, también fue el primero en aislar el (1825) aluminio.

28 (1775-1836) matemático y físico frances
1820 André Marie Ampère ( ) matemático y físico frances Este físico y matemático francés, nacido cerca de Lyon, es conocido por sus importantes aportaciones al estudio de la corriente eléctrica y el magnetismo, que constituyeron, junto con los trabajos del danés Hans Chistian Oesterd, al desarrollo del electromagnetismo. Sus teorías e interpretaciones sobre la relación entre electricidad y magnetismo se publicaron en 1822, en su Colección de observaciones sobre electrodinámica y en 1826, en su Teoría de los fenómenos electrodinámicos. Ampere descubrió las leyes que hacen posible el desvío de una aguja magnética por una corriente eléctrica, lo que hizo posible el funcionamiento de los actuales aparatos de medida. Descubrió las acciones mutuas entre corrientes eléctricas, al demostrar que dos conductores paralelos por los que circula una corriente en el mismo sentido, se atraen, mientras que si los sentidos de la corriente son opuestos, se repelen. La unidad de intensidad de corriente eléctrica, el amperio, recibe este nombre en su honor. Amperio, unidad básica de intensidad de corriente eléctrica, cuyo símbolo es A, llamada así en honor a André Marie Ampère.

29 1827 Su investigación sobre las corrientes eléctricas, nació en Erlangen, en cuya universidad estudió. Fue Profesor de matemáticas y física en una escuela militar de Berlín y director del Instituto Politécnico de Nuremberg y, después de sufrir muchas críticas en su país, mientras su fama se extendía fuera de Alemania, fue, en 1849, nombrado catedrático de física experimental en la Universidad de Munich, puesto que ejerció hasta su muerte. Estudio la relación que existe entre la intensidad de una corriente eléctrica, su fuerza electromotriz y la resistencia, formulando en 1827 la ley que lleva su nombre (Ley de Ohm: U = I R). También se interesó por la acústica, la polarización de las pilas y las interferencias luminosas. La unidad de resistencia eléctrica, el ohmio, recibe este nombre en su honor. Georg Simon Ohm ( ), físico alemán La unidad de resistencia eléctrica se denominó ohmio en su honor.

30 QUIENES HACEN LA HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD
Tales de Mileto ( a.C.) Gustav Robert Kirchhoff ( ) Willian Gilbert ( ) James Clerk Maxwell ( ) Otto von Guericke ( ) George Westinghouse ( ) Stephen Gray ( ) Alexander Graham Bell ( ) F. De Cisternay Du Fay ( ) Thomas Alva Edison ( ) Benjamín Franklin ( ) John Hopkinson ( ) Joseph Priestley ( ) Heike Kamerlingh Oanes ( ) Charles Augustin de Coulomb ( ) Hendrik Antoon Lorentz ( ) Luigi Galvani ( ) Joseph John Thompson ( ) Alessandro Volta ( ) Nicola Tesla ( ) André Marie Ampere ( ) Heinrich Rudolf Hertz ( ) Hans Chistian Oesterd ( ) Michael Idvorsky Pupin ( ) Georg Simón Ohm ( ) Charles Proteus Steinmetz ( ) Samuel Finley Morse ( ) Robert Andrews Millikan ( ) Michael Faraday ( ) Guglielmo Marconi ( ) Charles Wheatstone ( ) Edwin Howard Armstrong ( ) Heinrich Friederich Lenz ( ) Walter Houser Brattain ( ) James Prescott Joule ( ) John Bardeen ( ) León Foucault ( ) Willian Bradford Shockley ( )

31 (1791-1867), físico y químico británico
1831 Michael Faraday ( ), físico y químico británico Trabajó como encuadernador de libros, mismos que aprovechaba para educarse. En 1812, lleno de inquietudes, Faraday concursó por una plaza de ayudante en el laboratorio de Davy, quien quedó tan impresionado que lo contrató inmediatamente. Diecinueve años más tarde, Faraday lo sustituyó como director del laboratorio. En sus experimentos, Faraday encontró que los productos de la electrólisis siempre aparecían en una proporción fija. Por ejemplo, al pasar una corriente eléctrica por una muestra de agua, se obtienen ocho partes de oxígeno por una de hidrógeno.

32 También observó que una carga eléctrica fija cedida en la electrólisis producía cantidades constantes de elementos disociados. Faraday denominó iones a los productos de la disociación y, más específicamente, aniones y cationes según si éstos eran colectados en la vecindad del ánodo — la terminal positiva — o del cátodo — terminal negativa—. Esta nomenclatura se utiliza hoy todavía. Faraday, de acuerdo con la teoría atómica, dedujo que debería existir una cantidad irreducible de carga necesaria para disociar un compuesto. La carga utilizada en producir las cantidades observadas de hidrógeno u oxígeno a partir de agua, por ejemplo, era un múltiplo de la unidad electrolítica de carga básica.

33 Dada la poca precisión de los aparatos desarrollados hasta entonces, a Faraday le era imposible deducir el valor de la carga necesaria para ionizar una sola molécula a través de la electrólisis, es decir, de la unidad electrolítica de carga. Esta situación era similar a la que había enfrentado Dalton con la masa de los átomos. Por lo tanto, Faraday, al igual que Dalton, se concretó a establecer relaciones entre las cantidades de elementos producidos por electrólisis con una carga fija. De esta manera determinó que la carga eléctrica para producir un mol de cualquier material es coulombs* *unidad ahora conocida como constante de Faraday o simplemente Faraday.

34 Un estudio sobre el cloro le llevó al descubrimiento de dos nuevos cloruros de carbono.
También descubrió el benceno. Faraday investigó nuevas variedades de vidrio óptico y llevó a cabo con éxito una serie de experimentos de licuefacción de gases comunes.

35 Gracias…! BIENVENIDOS al Curso de Reacciones Electroquímicas 1er Semestre 2008