Fundamentos de Electroquímica y Termodinámica: Conceptos Clave de Energía y Materia

Electroquímica: Fundamentos y Procesos

Definiciones Clave en Electroquímica

La Electroquímica es la parte de la química que se encarga del estudio de la conversión de energía eléctrica en energía química, así como de los factores que la afectan.

• Oxidación: Pérdida de electrones por parte de un átomo.
• Reducción: Proceso en el que un elemento gana electrones.

Cada elemento presenta una capacidad intrínseca para donar electrones, a la cual se le asigna un valor numérico que recibe el nombre de Potencial de Oxidación.

Termodinámica y Energía Calórica

Conceptos Fundamentales de Energía

La Energía es la capacidad de realizar trabajo.

El calor es una de las tantas formas de energía. La Primera Ley de la Termodinámica establece que la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma.

Cualquier proceso físico o químico que tenga lugar en la naturaleza se realiza con el intercambio de energía o a través de su transformación en las diferentes expresiones: energía eléctrica, mecánica, cinética, nuclear, química, etc. El estudio de estos procesos ha demostrado que existe un balance en el contenido energético de los materiales entre el estado inicial y el final.

Sistemas Termodinámicos

Un Sistema es una porción del universo delimitada con el propósito de estudiarlo.

Tipos de Sistemas

• Abierto: Permite el intercambio de materia y energía con el ambiente.
• Cerrado: Permite el paso de energía, pero no de materia.
• Adiabático: No permite el paso de energía ni de materia. Se encuentra totalmente aislado.

Estados Físicos de la Materia

Características de los Estados Físicos

• Gas: Independencia de las partículas, lo que permite su movilidad (fluidez).
• Líquido: La interacción entre las partículas permite un volumen definido, pero al mismo tiempo puede movilizarse.
• Sólido: Las partículas interactúan fuertemente. Forman una estructura tridimensional con cierta rigidez. Tiene forma y volumen definidos.

Procesos de Cambio de Estado

En la naturaleza hay varios procesos que permiten el paso de un material por los tres estados físicos: evaporación, sublimación, fusión, ebullición, condensación y solidificación o congelación.

Definiciones de Cambios de Fase

• La Evaporación: Es el proceso mediante el cual moléculas que pertenecen a un material líquido se escapan al estado gaseoso.
• La Sublimación: Es el proceso mediante el cual moléculas del estado sólido pasan directamente al gaseoso, o viceversa (deposición), cuando partículas aisladas en el medio ambiente se incorporan al material sólido.

Conceptos de Calor y Entalpía

Medidas y Tipos de Calor

• Calor Sensible: Energía en forma de calor suministrada o extraída para que el material cambie su temperatura.
• Calor Latente: Energía en forma de calor suministrada o extraída para que el material cambie su estado físico.
• Calor Específico: Calor necesario para elevar la temperatura de un gramo de una sustancia en un grado centígrado.
• Caloría: Cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua de 14,5 a 15,5 °C.

Entalpía

La Entalpía (simbolizada por la letra H) es el contenido calórico de una especie química.