Una mirada a la electroquímica y sus aplicaciones

por
Daniel Arcángel López Sauri, M. Sc
Ph.D. Student
Laboratory of Physical Chemistry
Applied Physics Department
CINVESTAV-IPN-Mérida
E-mail: dlopez@mda.cinvestav.mx

En la actualidad muchos de los esfuerzos de los científicos se centran en la obtención de nuevos materiales que posean mejores características que los existentes para optimizar determinados procesos en la industria o los equipos que se han generado desde la creación de los circuitos eléctricos, tomando en cuenta que deben ser amigables con el medio ambiente.

Una de las ramas de la química que es empleada desde el siglo pasado y que aún continúa siendo de gran interés para el mejoramiento de las propiedades de ciertos materiales es la electroquímica. La electroquímica es una ciencia muy versátil y lo mismo se puede aplicar en un método de análisis, en dispositivos de generación y almacenamiento de energía, como lo son las pilas eléctricas o la obtención de hidrógeno, que en el diseño y la evaluación de un proceso que prevenga o contrarreste la contaminación del agua (electrocoagulación y electro-flotación de aguas residuales) así como en la electro-remediación del suelo.  Otro ejemplo donde la electroquímica se hace presente es en el mecanismo de los alcoholímetros, donde un metal se oxida mediante el electrodepósito y se detecta el nivel de alcohol de los conductores ebrios gracias a la reacción redox del etanol.     Las investigaciones neurológicas requieren de aparatos eléctricos que a su vez miden la energía eléctrica generada por el movimiento de los iones de sodio y potasio hacia dentro y hacia afuera de las células, lo cual es un proceso electroquímico.

La electroquímica estudia las interrelaciones entre los procesos químicos y los procesos eléctricos. El flujo de electrones desde un punto a otro se llama corriente eléctrica. Cuando la concentración de electrones se iguala en ambos puntos, cesa la corriente eléctrica. El material por el cual fluyen los electrones se denomina conductor. Los conductores pueden ser de dos tipos: conductores electrónicos o metálicos, y los conductores electrolíticos. La conducción tiene lugar por la migración directa de los electrones a través del conductor bajo la influencia de un potencial aplicado. Algunos aparatos eléctricos necesitan aluminio y titanio, la electroquímica es utilizada en el proceso de galvanización o electrodeposición de dichos materiales.

Por ejemplo, para proteger las teteras, éstas son galvanizadas para recubrirlas con una delgada capa de plata, con el fin de protegerlas de la corrosión y darles un acabado atractivo. Los objetos que van a ser galvanizados se limpian y después se colocan en un baño que contiene cationes (átomos cargados positivamente) del metal que se quiere depositar sobre los mismos. El objeto se conecta al terminal negativo de una fuente de electricidad, lo que hace que el objeto atraiga los cationes metálicos del baño y se depositen sobre su superficie. Esta es una manera de proteger ciertos materiales que se corroen muy fácilmente al estar en contacto con el medio ambiente, con un material más resistente a la corrosión.

Los métodos electrolíticos se utilizan también para refinar el plomo, el estaño, el cobre, el oro y la plata. La ventaja de extraer o refinar metales por procesos electrolíticos es que el metal depositado es de gran pureza. También se utiliza para depositar metales y aleaciones en piezas metálicas que precisen un recubrimiento resistente y duradero. La electroquímica ha avanzado recientemente desarrollando nuevas técnicas para colocar capas de material sobre los electrodos, aumentando así su eficacia y resistencia. Tras el descubrimiento de ciertos polímeros que conducen la electricidad, es posible fabricar electrodos de polímeros. Estas pruebas se realizan en celdas electroquímicas, donde los electrodos son colocados en una solución con iones del metal a depositar, conectados por un circuito, para permitir la transferencia de electrones.

La técnica de Tafel es una técnica de corrosión muy popular, en la cual se realiza un barrido del potencial, para observar como varía la corriente con respecto a ésta. De esta manera puede determinarse el potencial y la corriente de corrosión .

Existen muchas  técnicas electroquímicas para el estudio de los materiales, una de las más importantes es el estudio de los mecanismos de corrosión de los metales, para así poder determinar que material es más conveniente usar, dependiendo del medio al que estará sometido. Estos estudios se realizan determinando los potenciales de corrosión, así como la corriente de corrosión del metal para así conocer el tiempo en que este se verá afectado por el desgaste debido a la corrosión.