electroquímica

La electroquímica es la rama de la química física que estudia las interacciones entre la electricidad y las reacciones químicas, con especial atención a la transferencia de electrones entre especies y al papel de los electrodos y del electrolito. Sus principios permiten describir procesos espontáneos y forzados, y entender la cinética, la difusión y el equilibrio de las sustancias en contacto con superficies conductoras.

Un sistema electroquímico típico consta de dos electrodos inmersos en un electrolito y conectado externamente para medir o forzar una corriente. En una celda galvánica o voltaica, la reacción redox es espontánea y genera energía eléctrica; en una celda electroquímica o electrolítica, la corriente externa impulsa una reacción no espontánea. El potencial de celda se determina a partir de los potenciales estándar y del cociente de actividades mediante la ecuación de Nernst; las leyes de Faraday relacionan la cantidad de electricidad con la cantidad de sustancia transformada.

Las técnicas de análisis y control más usadas incluyen potenciometría, amperometría y voltametría, especialmente voltametría cíclica y cronoperometría, que permiten estudiar cinética, mecanismos y estados de oxidación. Los electrodos de referencia proporcionan un punto de referencia estable; los electrodos de trabajo pueden ser de platino, carbono u otros materiales, y pueden requerir contraelectrodos adecuados para completar el circuito.

Las aplicaciones abarcan almacenamiento y conversión de energía (baterías, supercondensadores, pilas de combustible), protección y control de corrosión, y procesos de deposición electroquímica como el electroplateado. También se emplea en sensores, tratamiento de aguas y procesos de electrosíntesis; en bioelectroquímica se estudian interacciones entre electricidad y sistemas biológicos.

La electroquímica tiene raíces históricas en las aportaciones de Volta, Faraday y Nernst, entre otros, que formularon principios y leyes fundamentales que siguen vigentes.