Electroquímica

La electroquímica es un campo sumamente importante y con numerosas aplicaciones que a lo largo de la historia se ha estudiado, de manera que se han ido entendiendo las pautas de sus fundamentos y,  más aun, nos ha permitido ampliar el conocimiento de la química y las reacciones que se llevan a cabo entre elementos, así como la física implicada. Por lo que este maravilloso campo no podía faltar en este blog. 

Empecemos definiéndola: se entiende la electroquímica como el estudio de la electricidad y cómo esta se relaciona con las reacciones químicas. En el campo de la electroquímica, la electricidad puede ser generada por los movimientos de los electrones de un elemento a otro, en una reacción conocida como reacción redox u oxidación-reducción. 

Antecedentes

El campo de la electroquímica representa un área importante de la investigación moderna que unificó los estudios de la electricidad y la química. Esta conexión fue identificada muy temprano por los científicos para convertir la energía química en electricidad como se demostró en 1793 por Volta que descubrió la primera batería. Del mismo modo, la energía eléctrica se puede convertir en energía química para electrosintetizar una variedad de compuestos útiles, con una de las primeras demostraciones de esto realizadas en 1800 por Nicolson, que utilizó la batería de Volta para descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno. Más tarde Faraday demostró que hay una relación cuantitativa entre la cantidad de electricidad consumida en una reacción electroquímica y la cantidad de productos de electrolisis, lo que proporciona el camino para estudios más sistemáticos de las reacciones electroquímicas. En esencia, la electroquímica se refiere a la reacción de una especie química en la interfaz entre un conductor de electrones y un conductor iónico cuando hay un transporte de carga entre la especie química y el electrodo. El electrodo generalmente consiste en un material metálico o semiconductor y el conductor iónico, que se denomina electrolito, puede ser a base de solución (iones disueltos en disolventes acuosos u orgánicos) o en estado sólido. La disciplina de la electroquímica ha florecido en un campo verdaderamente multidisciplinario que abarca las ciencias físicas, químicas y biológicas. 

Para una mejor comprensión del funcionamiento de una celda electroquímica, aquí un esquema de como trabajan:

Cátodo	Ánodo
Se denota con un signo positivo ya que aquí se consumen los electrones.	Denotado por un signo negativo ya que los electrones son liberados aquí.
Una reacción de reducción ocurre en el cátodo de una pila electroquímica.	Aquí se produce una reacción de oxidación.
Los electrones pasan al cátodo.	Los electrones salen del ánodo.

Conversión y almacenamiento de energía

Dada la creciente demanda de consumo de energía y la necesidad de tecnología limpia, el área de conversión de energía ha florecido. Los procesos electroquímicos son fundamentales para la realización de esta tecnología. Las pilas de combustible en particular han recibido una atención considerable debido a su naturaleza no contaminante, ya que, por ejemplo, el único subproducto de la pila de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) es el agua.

Electrosíntesis

La electrosíntesis en el sentido más amplio está utilizando energía eléctrica para sintetizar un material, sin embargo, esta terminología se utiliza casi exclusivamente en el campo de la química orgánica para la síntesis electroquímica de un compuesto químico en solución. 

Química Electroanalítica

Esta es una rama de la química analítica que utiliza técnicas electroquímicas para estudiar un analito en solución. Esto puede abarcar la detección y cuantificación de analitos tradicionales a través de métodos establecidos de colubometría, potenciometría y voltamperometría, pero también estudios mecanicistas de procesos electroquímicos de oxidación/reducción a nivel macro, atomístico o molecular mediante el uso de instrumentos sofisticados, nuevos nanomateriales y modelos teóricos apropiados. 

Sin duda el estudio y la participación de la electroquímica son  más de las aquí mencionadas, pero este solo este es solo un poco de información para entender su participación en la química. Cada día los expertos se dedican a entender y desarrollar el maravilloso campo de la electroquímica.

Bibliografía: 

https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Analytical_Chemistry/Supplemental_Modules_(Analytical_Chemistry)/Electrochemistry#:~:text=Electrochemistry%20is%20the%20study%20of%20chemical%20processes%20that%20cause%20electrons,(%22redox%22)%20reaction.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780124095472053440

https://byjus.com/chemistry/electrochemical-cell/

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.0c01532