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La termodinámica electroquímica es una rama de la electroquímica que se enfoca en el estudio de las reacciones químicas que involucran transferencia de carga eléctrica. Esta disciplina es fundamental para comprender los procesos de electroquímica, como la generación de energía en pilas y baterías, la corrosión de metales y la electrólisis.
La termodinámica electroquímica se basa en los conceptos de potencial eléctrico, corriente eléctrica y energía libre. Estos conceptos permiten describir y predecir la dirección espontánea de las reacciones electroquímicas, así como cuantificar la cantidad de energía involucrada en dichas reacciones.
Una de las herramientas más utilizadas en la termodinámica electroquímica es la celda electroquímica, que consta de dos electrodos sumergidos en una solución electrolítica. La diferencia de potencial entre los electrodos impulsa la transferencia de electrones y los cambios químicos en la celda.
En el contexto de la termodinámica electroquímica, se utilizan diferentes magnitudes termodinámicas, como el potencial estándar de electrodo, la fuerza electromotriz y la energía libre estándar de reacción. Estas magnitudes permiten calcular y comparar las propiedades termodinámicas de las reacciones electroquímicas y determinar si una reacción es espontánea o no.
La termodinámica electroquímica también se aplica en la determinación de la eficiencia de las celdas electroquímicas y en el diseño de sistemas electroquímicos más eficientes y sostenibles. Además, es fundamental para entender el comportamiento de los electrolitos en soluciones acuosas y su influencia en las reacciones electroquímicas.
Trabajo máximo
$$\Delta G^o=-nFE^o=-RT ln K$$
Ecuación de Nerst
$$E=E^o-\frac{RT}{nF}lnK$$
α = coeficiente de transferencia de materia
ae = área específica del electrodo
Ae = área del electrodo
c = concentración
cA = concentración de A en el seno del fluido
δ = espesor de la capa de difusión de Nerst
η = sobretensión electroqúımica. η := E − Eeq
E◦ = potencial estándar de reducción
E = campo eléctrico
e = carga del electrón: e = 1,602176 · 10−19C
φ = potencial
F = constante de Faraday = 96485,309 C/mol
hj = entalpía específica de la especie j
K = constante termodinámica de equilibrio
L = 1. Conductancia, 2. Longitud
M = peso molecular
VJ = coeficiente estequiométrico de la especie j
n = número de electrones implicados
i = densidad de corriente
iO = densidad de corriente de intercambio
iL = densidad de corriente límite
I = intensidad de corriente límite
IL = intensidad de corriente límite
k = conductividad de la disolución
kD,kI = constantes cinéticas directa e inversa
ko = constante cinética estándar
λo = conductividad iónica molar
λj = conductividad iónica molar de especie j
Λm = conductividad molar. Λm = κ/c
L = conductancia
Qv = Caudal volumétrico
Q* = calor intercambiado a través de las paredes
t = número de transferencia o número de transporte
t+,t_ = número de transporte de los cationes/aniones
tc = tiempo crítico
u = movilidad iónica.
u' = movilidad iónica absoluta
S = Sección del reactor
z = carga (en unidades e)
?P1 = algo referido al producto P1
?k = referido al componente clave