La celda galvánica es una celda electroquímica que obtiene una corriente eléctrica a partir de energía química. Este dispositivo consiste en dos metales diferentes conectados por medio de un puente salino o un disco poroso situado entre cada media celda. Recibe su nombre en honor a Luigi Galvani.
La celda galvánica o pila voltaica (denominada en honor a Alessandro Volta) es similar a la celda galvánica. Los descubrimientos de Luigi Galvani y Alessandro Volta prepararon el camino a las baterías eléctricas.
La pila voltaica, la primera pila eléctrica que puede proporcionar un potencial eléctrico en un circuito, obtiene la energía eléctrica a partir de una reacción química.
Funcionamiento de una celda galvánica
Una celda galvánica consta de dos electrodos sumergidos en un tanque que contiene un electrolito. En general, el electrolito consta de dos soluciones de electrolitos que pueden intercambiar iones a través de un puente de sal o un tabique poroso.
El metal de una celda galvánica se disuelve en el electrolito a dos velocidades diferentes. Los metales se convierten iones positivos en disolverse y los electrones quedan en la parte no disuelta.
Como resultado, el metal sumergido en la disolución del electrolito adquiere una carga negativa neta al tiempo que el electrolito se carga de forma positiva. Si hay una conexión eléctrica, los electrones fluyen generando una corriente eléctrica.
¿Qué es el ánodo y el cátodo?
El ánodo es el metal más activo, por ejemplo zinc metálico. El cátodo es el metal más inactivo, por ejemplo, el cobre metálico.
Al mismo tiempo, una corriente eléctrica igual pero de iones positivos aparece en el electrolito. Los iones ánodo son transferidos al electrolito. Los iones disueltos también son transferidos al cátodo que es el metal menos activo.
De esta manera el ánodo se consume o corroe. Cuando el material del ánodo ha sido totalmente consumido la corriente eléctrica se detiene.
El metal puede ser considerado como el combustible que proporciona la energía al dispositivo.
Un proceso similar es utilizar la electrólisis. La corriente eléctrica en el electrolito es igual a la corriente del circuito externo. Es decir, el circuito eléctrico completo está formado tanto por camino externo de los electrones, como por la parte del electrolito, que recorren los iones positivos.
Hay un flujo de electrones desde el ánodo, los iones oxidados, hacia el cátodo, los átomos reducidos (que captan electrones). Este flujo producido por una reacción de oxidación-reducción (redox) es lo que constituye la corriente eléctrica que produce la pila galvánica.
Tipos de celdas
De tipos de celdas galvánicas distinguimos tres:
Celda de concentración
Una pila de concentración es una pila primaria (no recargable) que utiliza dos semiceldas galvánicas con la misma especie química pero con concentraciones diferentes.
Por ejemplo, una pila de este tipo puede estar formada por dos electrodos de cobre sumergidos en dos soluciones que contienen sulfato de cobre (CuSO4 ). Las dos soluciones tienen concentraciones diferentes y los electrodos están separados por un tabique poroso o por un puente salino.
La batería se descargará cuando la concentración del electrolito en las dos medias celdas sea la misma.
Celda electrolítica
Una celda electrolítica consta de dos electrodos sumergidos en un tanque que contiene un electrolito. Generalmente, el electrolito consta de dos soluciones de electrolitos que pueden intercambiar iones a través de un puente de sal o un tabique poroso.
Se produce una reacción de oxidación en el ánodo. Por otro lado, en el cátodo se produce una reacción de reducción. El resultado es que se produce una reacción redox en la celda que aprovecha la energía eléctrica externa para que se produzca.
Los signos de los polos están invertidos con respecto a una celda galvánica. En una celda electrolítica el ánodo es el polo positivo, mientras que el cátodo es el polo negativo.
Celda electroquímica
Las pilas electroquímicas están compuestas por dos semi-elementos, también llamados semi células.
Estos semi-elementos se mantienen separados por una membrana semipermeable o están contenidos en contenedores separados conectados por un puente de sal. Al conectar los semi-elementos, un semi-elemento libera electrones mediante la reacción de oxidación. A su vez, estos electrones se transfieren al otro para dar lugar a la reacción de reducción.
