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ELECTROQUÍMICA Energía Eléctrica Energía Química ELECTROQUÍMICA FISICOQUÍMICA Estudio de las propiedades eléctricas de las soluciones y de los electrolitos, estableciendo una relación entre la acción química y eléctrica de estos sistemas Estudio de la interrelación de los fenómenos químicos y eléctricos 1
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ELECTROQUÍMICA
Energía Eléctrica Energía Química
ELECTROQUÍMICA
FISICOQUÍMICA
Estudio de las propiedades
eléctricas de las soluciones y de
los electrolitos, estableciendo
una relación entre la acción
química y eléctrica de estos
sistemas
Estudio de la interrelación de
los fenómenos químicos y
eléctricos
1
Relación de la Electroquímica con otras
Ciencias
ELECTROQUÍMICA Ciencia interdisciplinaria de
enorme importancia teórica y
práctica
Biología Química Geología
Ciencia de
Materiales Ingeniería Metalurgia
2
Electroquímica
QUÍMICA
Tercera ley de la
termodinámica,
variaciones en los
cambios de energía libre
y contenido de calor en
las reacciones químicas
Concepto de pH y
constantes de
disociación a partir de
la Electroquímica de
soluciones
Cinética de las
reacciones iónicas en
solución y la relación de
Bronsted – Bjerrum a
partir de la teoría
electroquímica de
Debye - Hückel
Electrólisis Depositación de
metales
Aproximación de la
mitad de los modelos
modernos de análisis en
solución
Química coloidal
dependiente de la
fisicoquímica de las
interfases electrificadas
Síntesis usando
electrodos 3
Electroquímica
Metalurgia
Formación de
monocristales grandes
a partir de metales en
solución
Separación de los
metales a partir de
mezclas en solución
Propiedades de los
materiales y su
estabilidad
Extracción de metales
a partir de sus
minerales disueltos en
sales fundidas
4
Electroquímica
Ingeniería
Celdas de combustible
(Convertidores de
energía
electroquímica)
Han proporcionado
energía para vehículos
espaciales
Vehículos funcionando
vía fuentes de energía
electroquímica
Se evita el
desprendimiento de
CO2 a la atmósfera
5
Electroquímica
Biología
+ Transmisión de
impulsos a través
de los nervios.
+ Estabilidad de
la sangre
+ Función de
macromoléculas
involucradas en
procesos
biológicos
Equilibrio de
membranas de la
célula
Equilibrio de
aminoácidos y
proteínas
dependiente del pH
Fotosíntesis
(proceso
fotoelectroquímico)
Transporte de carga
electroquímica e
interacción en la
doble capa
Mecanismo bioquímico involucrando
reacciones electroquímicas Alimentos
Trabajo
mecánico 6
Electroquímica
Geología
Suelo
Ciertos tipos de movimientos de suelo
Tixotropía Concentración de
los iones que
afectan el campo a
través de la doble
capa
Mezcla viscosa de
materia sólida
suspendida en
agua, con una
consistencia muy
densa
Interacción de las
dobles capas entre
las partículas
coloidales
presente depende
7
Electroquímica
Ciencia de
Materiales
Nuevos materiales
de electrodo
Protección a la
fotocorrosión de
semiconductores
Escudos contra
interferencia
electromagnética
sensores
Polímeros Orgánicos Conductores
8
¿QUÉ PUEDE HACER LA
ELECTROQUÍMICA?
Áreas de
Incidencia
a) Electroplateado y Terminado de Superficies
b) Maquinado Electroquímico
c) Análisis Electroquímico
d) Síntesis Electroquímica y Recuperación de Materiales
e) Materia Prima no Proveniente del Petróleo. BIOMASA
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a) Electroplateado y Terminado de
Superficies
a) Plateado de objetos metálicos y no metálicos con metales o aleaciones o
algunos otros tipos de terminados de superficies.
Aplicación: En la industria automotriz y en la manufactura de utensilios
domésticos
b) Endurecimiento de superficies de objetos sujetos a uso pesado, por ejemplo,
ejes mecánicos electroplateados con “cromo-duro”
c) Plateado de reflectores plásticos (superficies con alta reflectividad)
d) Decapado electrolítico (grabado de agua fuerte)
e) Electroplateado de componentes microelectrónicos para producir patrones de
rango de micrómetro con una precisión inalcanzable por otros métodos.
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b) Maquinado Electroquímico
Acanalado Interno Estirado (Internal grooving)
Labrado Externo (External shaping)
Cavado y Resaltado de Volúmenes (Cavity sinking)
Horadado (Plunge cutting)
Torneado (Turning)
Taladrado (Trepanning)
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b) Maquinado Electroquímico
Representación esquemática de las diferentes operaciones de maquinado
electroquímico 12
c) Análisis Electroquímico
¡Los procesos electroquímicos son especialmente adecuados para
análisis químico cuantitativo!
La respuesta eléctrica de un
sistema electroquímico al
analito se efectúa
cuantitativamente
Y puede convertirse a
señales aceptables a la
instrumentación
electrónica y a los
procesos computacionales,
por ejemplo, el método
polarográfico
Los métodos
electroanalíticos evalúan
cantidades traza de
elementos o compuestos,
siendo
Métodos:
a) De muy alta sensibilidad
b) De muy alta selectividad
c) De gran facilidad de
automatización 13
d) Síntesis Electroquímica y Recuperación
de Materiales.
Desde el inicio de la electroquímica, la electrólisis se ha usado para
preparar compuestos y especialmente para separar elementos de
compuestos
Síntesis
Ruta química
Ruta electroquímica: Más adecuada para la
preparación de sustancias con gran tendencia a
reaccionar con la contraparte apropiada para
regenerar el estado a partir del cual ellas fueron
producidas. Estas son sustancias fuertemente
oxidantes o fuertemente reductoras.
Cl2, HOCl, cloratos,
percloratos, H2O2,
MnO2, CrO3
H2, Na, otros metales
alcalinos, metales
alcalinotérreos y Mg, Al, Zn 14
d) Síntesis Electroquímica y Recuperación
de Materiales.
Electroquímica Orgánica.
Compuestos orgánicos sintetizados a escala semi-industrial o industrial
Plomo tetraetilo
Ácido Sebásico
Salicilaldehido
Óxido de Propileno
Sorbitol
Ácido glucónico
Adiponitrilo (materia prima a gran escala para producción de nylon) 15
d) Síntesis Electroquímica y Recuperación
de Materiales.
Aluminio Constituye el más
importante producto
electrometalúrgico
Las baterías hechas con Al, aire y
electrolito salino son las más
ecológicamente aceptables
Son más caras pero son convenientes en donde la energía eléctrica no
es disponible: botes pesqueros, transmisores de TV, faros marinos,
cima de montañas, campamentos lejanos y para usos domésticos en
países no desarrollados.
Tiene gran afinidad por el oxígeno y
por esto podría ser considerado un
potente combustible
Buen material para construcción
Se usa para protecciones especiales
que requieren muy alta temperatura
Es ele elemento más abundante
después del oxígeno y silicio. Los
yacimientos de Bauxita son enormes.
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Biomasa
5 x 1010 toneladas métricas de
C se fijan fotosintéticamente
cada año
Equivalentes a:
4.2 x 1015 toneladas métricas
de CO2 que son iguales a
4.8 x 1020 calorías que se
almacenan anualmente en la
biomasa
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e) Materia Prima no Proveniente del
Petróleo. BIOMASA
Biomasa: Materiales producidos por plantas terrestres o acuáticas como
resultado directo de la fotosíntesis
Biomasa proveniente de:
a) Tierra, agua dulce y
agua de mar
b) Utilización de material
de desecho de origen
biológico (basura urbana
y agrodeshechos)
Combustibles, reactivos
orgánicos y sus productos
de transformación: CH4,
H2, EtOH, etc.
Proceso
electroquímico
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BIOMASA
Se llama biomasa a todos los materiales producidos por plantas que han
crecido en tierra o en agua como resultado directo de la fotosíntesis
Los componentes poliméricos, la más grande fracción en peso de la
biomasa, llevan a cabo varias funciones:
Almacenaje de alimento (almidón)
Soporte estructural de las plantas (celulosa y hemicelulosa)
Conducción de agua en las plantas
Conversión de energía solar (ligninas).
Monómero
Polímero
Biomasa
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PRODUCTOS DE IMPORTANCIA
INDUSTRIAL PROVENIENTES
DE LA BIOMASA
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Calendario del Mundo Representando Diferentes Tiempos en la Historia de la
Tierra
Origen de la
tierra
4.5x 109 años
Origen de la
vida
3.5x 109 años
Organismos
fotosintéticos
ancestrales
3 x 109 años
Microfósiles más
viejos 2.5x 109 años
Fósiles eucarióticos más
viejos 1.2x 109 años
Era cámbrica 570x 106 años
Depositación de carbón y
petróleo. Vida sobre la
tierra 400x 106 años
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