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Las celdas galvánicas, también conocidas como celdas voltaicas, son celdas electroquímicas en las que las reacciones redox espontáneas producen energía eléctrica. Cuando se escriben las ecuaciones, a menudo es conveniente separar las reacciones de oxidación-reducción en medias reacciones para facilitar el equilibrio de la ecuación global y destacar las transformaciones químicas reales. Por otra parte, los ánodos y cátodos son electrodos negativos y positivos que liberan o adquieren electrones durante las reacciones químicas.
Ánodos y cátodos
El ánodo es el electrodo negativo o reductor que libera electrones al circuito externo y se oxida durante la reacción electroquímica. En la mayoría de las ocasiones, el ánodo se vincula al polo positivo del tránsito de la corriente eléctrica; sin embargo, no siempre es así. Un buen ejemplo de esta situación se percibe en las baterías, donde la carga del ánodo se da en el polo positivo, mientras que en las luces led sucede todo lo contrario, siendo aquí el ánodo el polo negativo.
En la mayoría de las ocasiones el ánodo se puede identificar por el sentido que toma la corriente eléctrica, apreciándolo como un sentido de las cargas libres. Ahora, si el conductor no es metálico, las cargas positivas que se producen se trasladan al conductor externo.
El cátodo, por su parte, es el electrodo positivo u oxidante que adquiere electrones del circuito externo y se reduce durante la reacción electroquímica. La carga de los cátodos dependerá del dispositivo donde se encuentre.
Dentro de las celdas electrolíticas el medio de traspaso de la energía, al no ser un metal sino un electrolito, pueden coexistir iones negativos y positivos que se balancean en sentidos opuestos. Sin embargo, se afirma que la corriente va desde al ánodo hacia el cátodo.
Ánodos y cátodos en celdas galvánicas
Las células galvánicas, también conocidas como células voltaicas, están formadas por dos medias células. Cada media celda contiene un electrodo metálico sumergido en un electrolito. Un circuito externo conecta los dos electrodos y un puente salino conecta las dos soluciones electrolíticas. Los electrones fluyen del ánodo al cátodo. La semirreacción de oxidación tiene lugar en el ánodo, mientras que la semirreacción de reducción tiene lugar en el cátodo.
Por ejemplo, en una célula galvánica entre cobre y magnesio se produce la siguiente semirreacción en el cátodo: Cu2+ + 2e– → Cu. Y en el ánodo se produce la siguiente semirreacción: Mg → Mg2+ + 2e–
Cuando los electrones se pierden durante la oxidación en el ánodo, pasan al circuito externo para reducir el cátodo, generando corriente. Así, cuando el ánodo se oxida, la concentración de cationes aumenta en el electrolito. Del mismo modo, cuando el cátodo se reduce, la concentración de aniones en el electrolito aumenta.
Para mantener la neutralidad eléctrica, los iones cruzan el puente salino. Cuando los cationes se crean en el ánodo, los aniones se mueven desde la solución hacia el lado del ánodo utilizando el puente salino. En el lado del cátodo se crean aniones que hacen que los cationes pasen del puente salino a la solución en el lado del cátodo. Es importante recordar que los electrones viajan a través de los cables del circuito externo, y los iones viajan a través del puente salino y las soluciones.
Fuente
Atienza, M.; Herrero, A.; Noguera, P.; Tortajada, L. y Morais, S. (s.f.). Celdas galvánicas o voltaicas
Varela, I. ¿Qué son el ánodo y el cátodo? Lifeder.
