Una célula galvánica y una célula electrolítica son dos tipos de células electroquímicas que funcionan basándose en los principios de las reacciones redox.Una célula galvánica, también conocida como célula voltaica, convierte la energía química en energía eléctrica mediante una reacción química espontánea.Consiste en dos electrodos (ánodo y cátodo) sumergidos en un electrolito, donde el ánodo está cargado negativamente y el cátodo positivamente.Por el contrario, una célula electrolítica utiliza la energía eléctrica de una fuente externa para impulsar una reacción química no espontánea.En este caso, el ánodo está cargado positivamente y el cátodo negativamente.Las pilas galvánicas se utilizan habitualmente en las baterías, mientras que las electrolíticas se emplean en procesos como la galvanoplastia y la electrólisis.
Explicación de los puntos clave:
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Definición y finalidad:
- Célula galvánica:Convierte la energía química en energía eléctrica mediante una reacción redox espontánea.Es una fuente de energía eléctrica.
- Célula electrolítica:Convierte la energía eléctrica en energía química impulsando una reacción redox no espontánea.Requiere una fuente de energía externa.
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Conversión de energía:
- Célula galvánica:Energía química → Energía eléctrica (proceso espontáneo).
- Célula electrolítica:Energía eléctrica → Energía química (proceso no espontáneo).
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Cargas de electrodos:
- Célula galvánica:El ánodo está cargado negativamente y el cátodo positivamente.
- Célula electrolítica:El ánodo está cargado positivamente y el cátodo negativamente.
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Espontaneidad de la reacción:
- Célula galvánica:La reacción es espontánea, con una energía libre de Gibbs negativa (ΔG < 0).
- Célula electrolítica:La reacción es no espontánea, con una energía libre de Gibbs positiva (ΔG > 0).
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Aplicaciones:
- Célula galvánica:Se utiliza en pilas, como las alcalinas y las de iones de litio, para proporcionar energía portátil.
- Célula electrolítica:Se utiliza en procesos como la galvanoplastia, la electrólisis del agua y la recarga de baterías recargables.
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Electrolito y electrodos:
- Ambas células constan de dos electrodos (ánodo y cátodo) sumergidos en una solución electrolítica.
- En una célula galvánica, el electrolito facilita el flujo de iones para mantener el equilibrio de carga durante la reacción redox.
- En una célula electrolítica, el electrolito proporciona el medio para la migración de iones bajo la influencia de una tensión externa.
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Recargabilidad:
- Célula galvánica:Pueden ser recargables (por ejemplo, pilas de iones de litio) o no recargables (por ejemplo, pilas alcalinas de un solo uso).
- Célula electrolítica:Normalmente no recargable; consume energía para impulsar las reacciones químicas.
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Potencial de descarga:
- Célula electrolítica:Requiere un potencial mínimo (potencial de descarga) para iniciar la electrólisis y descargar iones en los electrodos.
- Célula galvánica:Genera su propia diferencia de potencial debido a la reacción redox espontánea.
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Liberación de iones:
- En una célula electrolítica, los cationes (iones positivos) se liberan en el cátodo y los aniones (iones negativos) se liberan en el ánodo.
- Si hay varios iones presentes, el ion con mayor potencial de reducción se libera en el cátodo y el ion con menor potencial de reducción se libera en el ánodo.
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Equilibrio en celdas electroquímicas:
- Una célula electroquímica en equilibrio se encuentra entre una célula galvánica y una electrolítica, sin flujo de corriente cuando la fuerza contraelectromotriz equilibra la reacción.
Comprendiendo estos puntos clave, se puede diferenciar entre células galvánicas y electrolíticas y apreciar sus distintas funciones en la conversión de energía y en los procesos químicos.
Cuadro sinóptico:
| Aspecto | Célula galvánica | Célula electrolítica |
|---|---|---|
| Definición | Convierte la energía química en energía eléctrica (reacción redox espontánea). | Convierte la energía eléctrica en energía química (reacción redox no espontánea). |
| Conversión de energía | Química → Eléctrica (espontánea). | Eléctrica → Química (no espontánea). |
| Cargas de los electrodos | Ánodo:Negativo, Cátodo: Positivo. | Ánodo:Positivo, Cátodo: Negativo. |
| Espontaneidad de la reacción | Espontánea (ΔG < 0). | No espontáneo (ΔG > 0). |
| Aplicaciones | Pilas (por ejemplo, alcalinas, de iones de litio). | Galvanoplastia, electrólisis, recarga de pilas. |
| Recargabilidad | Puede ser recargable o no recargable. | Normalmente no recargable. |
| Potencial de descarga | Genera su propia diferencia de potencial. | Requiere una tensión externa para iniciar la electrólisis. |
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