Columna Ciencia y Tecnología

La química que usa electricidad; Electroquímica

Con la química, se tiene la capacidad de sintetizar, cambiar, modificar, formular o mejorar moléculas, sustancias, materiales o compuestos. Para llevar a cabo un proceso químico es necesario suministrar o retirar energía, con lo que los  componentes de la materia reaccionan. En una reacción química típica una molécula tiene una energía, al entrar en contacto con otra molécula se transfiere la energía entre las moléculas, y el proceso del cambio deseado en los reactivos. Como puede ser, cambio de su masa, estructura, componentes, geometría y entre otras.

Sin embargo, no todas las reacciones involucran la transferencia de energía entre los reactivos químicos. En muchas de ellas empleamos fuentes externas de energía para transformar los reactivos. Como ejemplo la energía mecánica, calor, sonido, luz o radiación electromagnética, o electricidad.

Ya que el uso de la electricidad presenta ventajas como ser considera como una “química verde” debido a que no emplea reactivos contaminantes, es fácil controlar y automatizar, económica, fácil de operar, emplea una energía accesible y segura. Por otro lado, la electricidad ha sido observada y estudiada desde el mundo antiguo de egipcios y griegos. Sin embargo, de manera rigurosa se empezó a estudiar y emplear para procesos químicos y biológicos casi desde el desarrollo de las leyes fundamentales de la electricidad a partir de finales de 1700 por parte de Galvani, Volta, Ampere, Ohm, Davy, Faraday, entre otros.

Para comprender y describir el comportamiento de la electricidad ellos la generaban mediante experimentos químicos empleando la pila de Volta, que era una fuente de energía eléctrica controlable, manipulable, estable y confiable. Capaz de producir electricidad mediante una reacción química, al igual que lo hace una pila de nickel-cadmio o el acumulador automotriz de plomo en la actualidad.

Consiste en dos láminas metálicas conocidas como electrodos, hechas de cobre y zinc, unidas por un paño húmedo con agua salada conocido como electrolito y en conjunto se conoce como celda electroquímica. El cobre por la alta cantidad de electrones sobre él se reduce y el zinc se oxida debido a la demanda de electrones. Así la diferencia de densidades provoca el flujo de corriente eléctrica de un electrodo a otro. “El descubrimiento de la pila eléctrica de Volta al principio del S. XIX va a abrir a los químicos las fronteras de un nuevo territorio que va a resultar fuertemente fructífero en diversos campos”.

Por otro lado la celda electroquímica además de tener la capacidad de generar electricidad mediante reacciones, puede realizar el proceso inverso, es decir, llevar a cabo reacciones químicas al imponer electricidad. Así la celda electroquímica que genera electricidad mediante reacciones química es llamada galvánica y electrolítica aquella que emplea electricidad para generar reacciones.

Entre las aplicaciones de la electroquímica, la galvanoplastia que permite dar acabados metálicos sobre diferentes materiales, para mejorar la apariencia, resistencia mecánica o resistencia. En salud, la industria de alimentos o farmacéutica se requiere el desarrollo de sistemas que detecten las condiciones en pacientes o procesos, donde un sensor electroquímico determine el cambio en cantidades de un compuesto y se desencadene una acción, como controlar la administración y dosificación adecuada de un fármaco como la insulina o alertar que determinado parámetro químico del proceso se encuentra fuera de control. En la industria energética y metal-mecánica presentan gran interés en la electroquímica debido al alto costo que representa la corrosión en tubería y torres, mejores métodos de extracción en minería o separación de efluentes con grandes cantidades de sales minerales, disminución de costo de procesos con electricidad en vez de calor, y generación de hidrógeno como fuente de energía limpia mediante la electrólisis o descomposición usando electricidad.

Por lo que, en la actualidad y en futuro la electroquímica presenta gran cantidad de aplicaciones y campos de acción en la vida cotidiana y mejora nuestras condiciones de vida.


Dr. José Ángel Cobos Murcia
Investigador de la UAEH