¿Qué es una célula electrolítica?Descubra su papel en la conversión de energía y sus aplicaciones industriales

Una célula electrolítica es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía química mediante un proceso denominado electrólisis.Consta de dos electrodos (un ánodo y un cátodo) sumergidos en un electrolito, que suele ser un compuesto iónico disuelto o fundido.Los electrodos suelen estar hechos de materiales inertes como grafito o platino.Cuando se aplica una fuente de energía externa, ésta impulsa reacciones químicas no espontáneas, provocando la descomposición del electrolito en sus elementos constitutivos u otras sustancias químicas.Este proceso es esencial en industrias como el refinado de metales, la galvanoplastia y la síntesis química.

Explicación de los puntos clave:

1. Definición y finalidad de una célula electrolítica:

   • Una célula electrolítica es un dispositivo que utiliza la energía eléctrica para impulsar reacciones químicas no espontáneas, convirtiendo la energía eléctrica en energía química.
   • Se utiliza principalmente para procesos como la electrólisis, en los que las sustancias se descomponen en sus formas elementales o en otras sustancias químicas.

2. Componentes de una célula electrolítica:

   • Electrodos:
     • La célula tiene dos electrodos: el ánodo (electrodo positivo) y el cátodo (electrodo negativo).
     • Estos electrodos suelen estar hechos de materiales inertes, como grafito o platino, para evitar reacciones no deseadas.
   • Electrolito:
     • El electrolito es una solución o sustancia fundida que contiene iones libres y permite el paso de la corriente eléctrica.
     • Puede ser un compuesto iónico disuelto o una sal fundida.

3. Cómo funciona una célula electrolítica:

   • Cuando se conecta una fuente de alimentación externa, se suministra energía eléctrica a la célula.
   • En el ánodo se produce la oxidación, en la que los iones pierden electrones.
   • En el cátodo se produce la reducción, en la que los iones ganan electrones.
   • El movimiento de los iones en el electrolito y el flujo de electrones a través del circuito externo completan el circuito eléctrico, manteniendo la reacción.

4. Tipos de reacciones en las celdas electrolíticas:

   • Electrólisis del agua:
     • El agua se descompone en gases de hidrógeno y oxígeno.
   • Galvanoplastia:
     • Un metal se deposita sobre una superficie mediante la reducción de iones metálicos en el cátodo.
   • Refinado de metales:
     • Los metales impuros se purifican por electrólisis, donde el metal puro se deposita en el cátodo.

5. Aplicaciones de las células electrolíticas:

   • Procesos industriales:
     • Se utiliza en la producción de metales como el aluminio y el cobre.
     • Esencial en la industria cloroalcalina para producir cloro e hidróxido de sodio.
   • Galvanoplastia:
     • Se utiliza para recubrir objetos con una fina capa de metal para protegerlos o decorarlos.
   • Carga de la batería:
     • Algunas baterías recargables utilizan células electrolíticas para invertir las reacciones químicas durante la carga.

6. Comparación con las pilas galvánicas:

   • Células electrolíticas:
     • Requieren una fuente de energía externa para impulsar reacciones no espontáneas.
     • Convierten la energía eléctrica en energía química.
   • Células galvánicas:
     • Generar energía eléctrica a partir de reacciones químicas espontáneas.
     • Convertir la energía química en energía eléctrica.

7. Características principales de las células electrolíticas:

   • Fuente de alimentación externa:
     • Se necesita una fuente de corriente continua (CC) para mantener la reacción.
   • Reacciones no espontáneas:
     • Las reacciones en una célula electrolítica no se producirían de forma natural sin el aporte de energía eléctrica.
   • Circuito completo:
     • La célula debe formar un circuito completo para que los iones se muevan y la reacción continúe.

La comprensión de estos puntos clave permite apreciar los principios fundamentales de las células electrolíticas y su amplia gama de aplicaciones, tanto en contextos industriales como cotidianos.

Cuadro sinóptico:

Aspecto	Detalles
Definición	Convierte la energía eléctrica en energía química mediante electrólisis.
Componentes	Ánodo, cátodo y electrolito (compuesto iónico disuelto o fundido).
Reacciones clave	Oxidación en el ánodo, reducción en el cátodo.
Aplicaciones	Refinado de metales, galvanoplastia, carga de baterías y síntesis química.
Comparación con la galvánica	Requiere energía externa; provoca reacciones no espontáneas.

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