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La celda galvánica debe su nombre a su inventor, el físico italiano Luigi Galvani. En 1780, Galvani demostró que cuando dos metales diferentes se conectan entre sí por un extremo, mientras que los otros extremos están conectados por las patas de una rana, las patas dela rana se contraen, lo que indica la existencia de un flujo de electricidad. En pricipio denominó a su aparato «circuito animal». Con la idea de corregir la idea de Galvani de que la presencia de materia viva era necesaria para el funcionamiento del circuito, Alessandro Volta desarrolló la misma celda sin ningúncomponente biológico. Fue un logro sin precedentes hasta eso momento y por eso, hoyen día, los términos «galvánico» y «voltaico» se utilizan como sinónimos.
Una celda galvánica o voltaica es un espacio electroquímico que convierte la energía química en energía eléctrica. Esta conversión se consigue aprovechando la energía producida por las reacciones redox que tieene lugar en el interior de la celda.
Reacciones redox
Una celda galvánica es una celda electroquímica a la que se le permite funcionar espontáneamente. En una celda galvánica, los dos electrodos deben estar unidos externamente para completar el circuito eléctrico con una carga externa y así evitar el cortocircuito. De este modo, la corriente puede aprovecharse y utilizarse para suministrar energía eléctrica en baterías o pilas de combustible. Así, la conversión energéticamente favorable de las sustancias químicas da lugar a la energía eléctrica por medio de las reacciones redox.
El término químico «redox» es la abreviatura de reducción-oxidación, y representa dos reacciones químicas que se producen simultáneamente para intercambiar electrones. Desde el punto de vista químico, el reactivo que pierde sus electrones se oxida, mientras que el reactivo que gana esos mismos electrones se reduce.
Configuración de la celda galvánica
Hay dos configuraciones principales para una celda galvánica. En ambos casos, las semirreacciones de oxidación y reducción están separadas y conectadas a través de un cable, lo que obliga a los electrones a fluir a través de este. En una de las configuraciones, las semirreacciones se conectan mediante un disco poroso, en la otra, las semirreacciones están conectadas a través de un puente de sal.
El propósito tanto del disco poroso como del puente de sal es permitir que los iones fluyan entre las semirreacciones sin que las soluciones se mezclen mucho, lo que permite mantener la neutralidad de carga de las soluciones.
La transferencia de electrones de la semicelda de oxidación a la semicelda de reducción, conduce a una acumulación de carga positiva en la primera y de carga negativa en la segunda. Por otra parte, si no hubiera forma de que los iones fluyeran entre la solución, esta acumulación de carga se opondría y reduciría a la mitad el flujo de electrones entre el ánodo y el cátodo.
Fuentes
- Células galvánicas. (2019). Libretexts.
- Imagen: Wikimedia commons.
- Portal electroquímico: Células Voltaicas. Universidad de Wisconsin
