INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

ELECTROQUIMICA

GRUPO: 7IM1

EQUIPO: 4

GUERRERO MELENDEZ KARINA _________________

LACUNZA GUZMAN MARGARITA__________________

MARTINEZ OLVERA MIREYA_____________________

RODRIGUEZ LUZ RODRIGO_______________________

VELAZQUEZ TOLEDO DANIEL ALEJANDRO__________

PROFESORA:M. en C. BLANCA ZAMORA CELIS

FECHA

VIERNES 27 DE ENERO DEL 2012

INTRODUCCION

En los últimos años la tecnología electroquímica ha experimentado un gran

avance gracias al desarrollo y estudio de nuevos materiales electródicos, entre los

que se encuentran los recubrimientos de diamante conductor de la electricidad.

Los electrodos preparados a partir de este material están caracterizados por una

gran estabilidad física, química y electroquímica, y por presentar elevados

sobrepotenciales para los procesos de oxidación y reducción del agua. Estas

inmejorables propiedades han conseguido que en pocos años se hayan

desarrollado numerosas aplicaciones electroquímicas basadas en los mismos, y

que van desde su uso en química electroanalítica hasta su aplicación en

electroquímica industrial y medio ambiental, en procesos tales como la

electrosíntesis de compuestos orgánicos e inorgánicos de interés industrial, y el

tratamiento de aguas de abastecimiento y de efluentes industriales contaminados

con materia orgánica.

DEFINICIONES

1)

La ingeniería electroquímica es una rama de la ingeniería que implica el diseño,

caracterización y operación de componentes, montajes y procesos que involucren

la interconversión de energía química y eléctrica; por tanto, se puede definir como

“la comprensión y desarrollo de materiales prácticos y procesos que impliquen

transferencia de carga en la superficie de un electrodo”.

La ingeniería electroquímica requiere un tratamiento integrado de conceptos de

electroquímica e ingeniería.

Abarca los siguientes aspectos:

1. Procesos electroquímicos, en los que los materiales sufren los cambios

requeridos en composición, distribución de energía o estado físico.

2. Los productos resultantes

3. La aplicación del proceso o productos a un final útil

ELECTROQUÍMICAEstudio de la transferencia heterogénea de carga que ocurre en la interfase entre

electrodo y electrolito

INGENIERÍAConocimiento y desarrollo de procesos y

materiales de aplicación práctica

INGENIERÍA ELECTROQUÍMICAConocimiento y desarrollo de procesos y

materiales de aplicación práctica que impliquen una transferencia heterogénea

de carga en la superficie del electrodo

PROCESOS QUÍMICOSEn que materiales se dan los cambios

requeridos en la composición , contenido energético y estado físico

MÉTODOS PARA ELECTROQUÍMICOReactor electroquímico

PRODUCTOSProductos químicos, metales,

recubrimientos, sensores, energía eléctrica

APLICACIONESSíntesis, eliminación de iones

metálicos/productos orgánicos, depositos de capas metálicas/ semiconductores,

detección/monitorización, conversión de energía

Fig. 1 Ingeniería Electroquímica y sus definiciones

2)

La electroquímica ha sido definida clásicamente como la ciencia que trata de los

cambios químicos producidos por la corriente eléctrica, y de la producción de

electricidad mediante la energía de reacciones químicas. La ingeniería

electroquímica es una rama de la ingeniería química a la que se acoplan ciertos

aspectos de la ingeniería eléctrica y de la metalurgia.

Las industrias electroquímicas pueden dividirse en términos generales en:

a) Las de naturaleza electrolítica

*Electrodisociación: como ocurre con el cloro y metales alcalinos.

*Obtención electrolítica: como en industrias de cobre y zinc en que dichos

metales se producen por lixiviación del mineral.

*Refinado electrolítico: por ejemplo el cobre y níquel electrolíticos.

*Electrodeposición: ejemplo la galvanoplastia y la galvanostegia.

*Oxidación y reducción: cloratos, peróxidos, óxidos metálicos, así como

materiales orgánicos.

b) Industria de electrolito fundido: ejemplo la industria del aluminio,

magnesio y metales alcalinos.

c) Grupo electrotérmico: por ejemplo el carburo de calcio, cianamida

cálcica, grafito, y abrasivos sintéticos.

d) Ferroaleaciones de horno eléctrico: como el acero eléctrico y aleaciones

especiales.

e) Baterías: de tipo primario y secundario.

3)

La Ingeniería Electroquímica es una rama de la Ingeniería que trata sobre el

estudio de los procesos químicos, en los que la electricidad es considerada el

reactivo principal.

Esta técnica aunque es muy antigua ha tenido que resurgir en los años sesenta,

donde se observa un esfuerzo centrado en el diseño y modelización de los

reactores electroquímicos.

Su campo de aplicación es muy extenso y abarca procesos tales como la

hidrometalurgia, generación de energía (celdas de combustión), depuración de

residuos, electrosíntesis de productos orgánicos e inorgánicos, tratamiento de

superficies (prevención de la corrosión) y bioelectroquímica.

APLICACIONES INDUSTRIALES DE LA ELECTROLISIS

La gran estabilidad electroquímica, conjuntamente con su estabilidad química,

hacen del diamante un material muy adecuado para su uso en el tratamiento de

aguas residuales industriales contaminadas con materia orgánica, ya que los

materiales que compiten con él, en cuanto a características y rendimiento

(recubrimientos de óxidos de plomo y de estaño), sufren con facilidad ataques

químicos por parte de los componentes de las aguas residuales, y en

determinadas condiciones pueden liberar al agua tratada componentes de gran

toxicidad. Por otro lado, la amplia ventana electroquímica de este material es,

probablemente, la característica más importante, ya que posibilita alcanzar

rendimientos eléctricos muy elevados y desarrollar procesos que con otros

electrodos se verían enmascarados por la oxidación del agua. A pesar de esto, es

importante resaltar que la respuesta electroquímica del diamante se puede ver

afectada por diversos factores tales como el nivel de dopado, la presencia de

impurezas, el acabado de la superficie y el material sustrato empleado en su

síntesis. En este trabajo, con el fin de profundizar en las características y

propiedades de este nuevo material electródico, se hace una recopilación sobre

las propiedades y los métodos actuales de síntesis de los electrodos de diamante

conductor de la electricidad.

INDUSTRIA FARMACÉUTICA

Se menciona en el reglamento de insumos para la salud que:

ARTÍCULO 13. El agua que se utilice en la elaboración, fabricación,

mezclado o acondicionamiento de los Insumos, deberá ser potable, salvo

para aquellos casos en los que se establezca en este Reglamento, en la

Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos o en la Norma

correspondiente que tenga que ser purificada, destilada o de otras

características.

Tomando en cuenta el criterio de la Farmacopea de los Estados Unidos

Mexicanos del 2011 (FEUM) dice en uno de sus apartados y/o monografías de

Métodos Generales que debe contar el agua de procesos un valor de 2.5

Microsiemens por centímetro ( µS/cm) que es la unidad para medir la

conductividad y solidos disueltos.

Conductividad del agua

Agua pura: 0.055 µS/cm

Agua destilada: 0.5 µS/cm

Agua de montaña: 1.0 µS/cm

Agua para uso doméstico: 500 a 800 µS/cm

Máx. Para agua potable: 10055 µS/cm

Agua de mar: 52 µS/cm

En el caso de medidas en soluciones acuosas, el valor de la conductividad es

directamente proporcional a la concentración de sólidos disueltos.

Para lo cual en I.M.Bruluart el agua de fabricación cuenta con un rango menor a 1

de medición electrolítica para estos análisis, el cual se cumple las normas

correspondientes y con los criterios dela FEUM como de Buenas Practicas para la

fabricación en la Industria Farmacéutica.

Sensor de conductividad

Otra aplicación es:

ARQUITECTURA Y TECNOLOGÍAS DE LA CONSTRUCCIÓN

Donde se emplean polímeros conductores en las siguientes vertientes:

Síntesis Electroquímica; para la obtención de estos polímeros como el polipirrol y

se observa la influencia de los parámetros experimentales en las propiedades de

la película del polímero conductor. En general la síntesis electroquímica, involucra

diferentes variables experimentales: químicas (naturaleza del solvente, el

monómero, y la sal dopante) y físicas (temperatura, condiciones eléctricas,

naturaleza y forma de los electrodos, geometría de la celda).

Propiedades Electroquímicas y Modelos Teóricos: modelos de relajación

conformacional y dinámica molecular;

Dispositivos Electroquímicos: músculos artificiales, ventanas inteligentes, baterías

orgánicas, transductores ión/electrón. 

Otra aplicación industrial importante de la electrólisis es el horno eléctrico, que se

utiliza para fabricar aluminio, magnesio y sodio. En este horno, se calienta una

carga de sales metálicas hasta que se funde y se ioniza. A continuación, se

obtiene el metal electrolíticamente.

La descomposición por electrolisis es la base de un gran número de procesos

de extracción y fabricación muy importantes en la industria moderna. El hidróxido

de sodio o sosa cáustica (un producto químico importante para la fabricación de

papel, rayón y película fotográfica) se produce por la electrólisis de una disolución

de sal común en agua. La reacción produce cloro y sodio. El sodio reacciona a su

vez con el agua de la pila electrolítica produciendo hidróxido de sodio. El cloro

obtenido se utiliza en la fabricación de pasta de madera y papel. Una aplicación

industrial importante de la electrólisis es el horno eléctrico, que se utiliza para

fabricar aluminio, magnesio y sodio. En este horno, se calienta una carga de sales

metálicas hasta que se funde y se ioniza. A continuación, se obtiene el metal

electrolíticamente.

Los métodos electrolíticos se utilizan también para refinar el plomo, el estaño, el

cobre, el oro y la plata. La ventaja de extraer o refinar metales por procesos

electrolíticos es que el metal depositado es de gran pureza.

La galvanostegia consiste en la producción de películas metálicas sobre un

objeto de metal. En general, el proceso se realiza para producir piezas decorativas

o aumentar la resistencia de un material a la corrosión. El material a recubrir se

utiliza como cátodo y el material recubridor como ánodo, pero también se puede

utilizar un ánodo insoluble inmerso en una solución del ion recubridor.

ELECTROQUIMICA EN EL CUERPO HUMANO

El sistema nervioso es un sistema electroquímico de comunicación que nos

permite pensar, sentir y actuar. La actividad eléctrica se corresponde con el

impulso nervioso y la actividad química cerebral se produce por las sinapsis de las

neuronas. La neurona está capacitada para recoger variaciones de su medio

externo (estímulos) y comunicarlos a otras neuronas. La excitabilidad y la

conductibilidad son las propiedades fundamentales de la neurona. Los impulsos

nerviosos son similares en las diferentes áreas del sistema nervioso y se inician

por múltiples sucesos físicos que acontecen en nuestro entorno e inciden en

nuestro organismo.

El impulso nervioso es una onda eléctrica que avanza por la superficie de la

membrana de la neurona y sus prolongaciones. Se produce por las variaciones en

la distribución de iones dentro y fuera de la neurona. La información transmitida se

determina por cómo viaja a través del encéfalo. Es el cerebro quien analiza e

interpreta patrones que exhiben las señales eléctricas aferentes, y así crea

sensaciones visuales y auditivas.

Necesita de estos mecanismos para una gran regulación electroquímica para ser

un buen funcionamiento del cuerpo humano.

Las células del sistema nervioso especializadas en la obtención y transmisión de

datos son las neuronas, que para ello utilizan procesos electroquímicos. Las

neuronas están siempre recogiendo y evaluando información sobre el estado

interno del organismo y del ambiente externo e intercambiándola entre sí

(comunicación neuronal) para que las necesidades de la persona puedan ser

suplidas.

Una neurona capta determinada información y la transforma en impulsos

nerviosos que son trasmitidos a otra neurona, estableciendo una cadena de

comunicación en la red neuronal.

El impulso nervioso después se propia también al axón, que es la terminal

transmisora de la neurona en que se encuentra. De ahí en adelante, y como

no hay continuidad celular entre una neurona y otra, la transmisión del

impulso nervioso tendrá lugar en la sinapsis, que es un lugar especialmente

destinado a la propagación de información entre neuronas.

Una vez en la sinapsis, la neurona trasmisora libera el impulso nervioso en

la cavidad presináptica, pero necesita de un “empujoncito” para llegar a la

terminal receptora de otra neurona, denominada dendrita, y este

“empujoncito” es dado por los neurotransmisores, que bien podemos llamar

“mensajeros del cerebro”.

Elementos de comunicación neuronal

Sinapsis:

- Estructura en la cual acontece el cambio de información entre las neuronas.

Neurona presináptica o transmisor:

- Neurona que va a transmitir una información

Neurona postsináptica o receptor:

- Neurona que a recibir la información

Impulso Nervioso:

- Información recibida por la neurona y que, codificada, se propaga dentro de la

neurona a través de fenómenos eléctricos.

Cavidad presináptica:

- Espacio de la sinapsis que separa las membranas de las células transmisoras

y receptoras. Está lleno de fluido sináptico. La señal eléctricamente liberada por la

neurona presináptica en este espacio no puede traspasar sus límites.

Neurotransmisores:

- Sustancias químicas especiales liberadas por la membrana emisora

presináptica que se difunden hasta los receptores de la membrana de la neurona

receptora postsináptica. Los neurotransmisores permiten que los impulsos

nerviosos de una célula influyan en los impulsos nerviosos de otra y, así, las

células del cerebro pueden dialogar, por así decirlo.

Tipos de Sinapsis

Eléctrica:

Permite la transferencia directa de la corriente iónica de una célula a otra y

tiene lugar en localizaciones especiales llamadas uniones, que son canales que

permiten a los iones pasar directamente del citoplasma de una célula al citoplasma

de otra, proporcionando una transmisión muy rápida.

Química:

En este tipo de sinapsis, la señal liberada de entrada es transmitida cuando

una neurona libera un neurotransmisor en la cavidad sináptica, lo cual es

detectado por la segunda neurona a través de la activación de los receptores

situados en el lado opuesto al lugar de la liberación. Los neurotransmisores son

sustancias químicas producidas por las neuronas y son utilizados para transmitir

sinapsis (impulsos nerviosos) a otras neuronas o a células no neuronales, como,

por ejemplo, las del músculo del esqueleto, del miocardio o de la glándula epitelial.

Neurotransmisores

Las neuronas se comunican entre sí a través de impulsos electroquímicos.

El impulso nervioso viaja desde el cuerpo hacia el axón hasta alcanzar una

sinapsis, donde desencadena la liberación de mensajeros químicos que se

unen a receptores específicos, transfiriendo la información y continuando su

propagación. El cerebro humano contiene decenas de billones de neuronas

interrelacionadas por un número de seis a la diez veces mayor de sinapsis.

Existen más de noventa neurotransmisores diferentes conocidos actuando

en la sinapsis; sin embargo, los seis más destacados son:

Acetilcolina

- Es el neurotransmisor más abundante y el principal en la sinapsis

neuromuscular, pues es la sustancia química que transmite los mensajes de los

nervios periféricos a los músculos para que éstos se contraigan. Bajos niveles de

acetilcolina pueden producir falta de atención y el olvido.

Noradrenalina

- También conocida como norepinefrina, estimula la liberación de grasas

acumuladas y participa en el control de la liberación de hormonas relacionadas

con la felicidad, la libido, el apetito y el metabolismo corporal, además de estimular

el proceso de memorización y mantener el funcionamiento del sistema

inmunológico.

Dopamina

- Químicamente semejante a la noradrenalina y a la L-dopa (droga usada en el

tratamiento de la dolencia del Parkinson), la dopamina afecta sobremanera al

movimiento muscular, al crecimiento, a la recuperación de los tejidos y al

funcionamiento del sistema inmunológico, además de estimular la liberación de

hormonas del crecimiento para la hipófisis (pituitaria).

Serotonina

- Neurotransmisor encontrado en altas concentraciones de plaquetas

sanguíneas, en el tracto gastrointestinal y en ciertas regiones del cerebro. Tiene

una función importante en ciertas regiones del cerebro. Tiene una función

importante en la coagulación sanguínea, en la contracción cardiaca y en el

desencadenamiento del sueño, además de ejercer funciones antidepresivas (los

antidepresivos tricíclicos actúan aumentando los niveles cerebrales de serotonina).

L-Glutamato

- Representa la principal vía de biosíntesis del ácido gama-amino-butírico

(GABA). Existe en altas concentraciones en todo el SNC, ejerciendo funciones de

excitación e inhibición de las neuronas. Bajos niveles de L-glutamato implican una

disminución del rendimiento, tanto físico como mental.

GABA

- El ácido gama-amino-butírico, uno de los neurotransmisores más investigados,

tiene una acción predominante inhibitoria sobre el SNC y ejerce un papel

importante en los procesos de relajación, sedación y del sueño.

OBSERVACIONES

La electroquímica es una ciencia que tiene una gran área de estudio, debido a que

hay una gran cantidad de procesos incluso en el cuerpo que son electroquímicos,

como lo es la manera en la que funciona el sistema nervioso de los seres

humanos, por lo cual es muy importante conocer los fundamentos y algunas

aplicaciones de este tipo de procesos.

Por otra parte el concepto de Electroquímica implica transformaciones que

requieren la presencia de electrodos. Dos electrodos sumergidos en un electrólito

y unidos externamente por un conductor metálico forman lo que se conoce como

celda electroquímica.

Sin embargo, los métodos electroquímicos son rápidos, de fácil control automático

y resultan en buenos rendimientos. En la simplicidad de trabajo no se forman

subproductos que luego deban ser eliminados al aislar y purificar la droga

deseada, evitándose operaciones de extracción lo que disminuye el costo de

fabricación. Existe una mayor eficiencia que con reactivos químicos oxidantes o

reductores convencionales.

CONCLUSION

La química electro analítica abarca un grupo de métodos analíticos cuantitativos

basados en las propiedades eléctricas de una disolución de analito cuando forme

parte de una celda electroquímica. Las técnicas electro analíticas son capaces de

proporcionar limites de detección excepcionalmente bajos y abundante

información de caracterización que describe los sistemas tratables

electroquímicamente. Tal información incluye la estequiometria y la velocidad de

transferencia de carga interfacial, la transferencia de masa, la extensión de la

adsorción o de la quimiosorcion y de las constantes de velocidad y de equilibrio de

reacciones químicas.

Los métodos electro analíticos tienen cierta ventaja ya que en primer lugar, las

medidas electroquímicas son a menudo especificas para un estado de oxidación

particular de un elemento. Por ejemplo los métodos electroquímicos hacen posible

la determinación de la mezcla de cerio (III) y de cerio (IV), mientras que otras

técnicas determinan la concentración total del cerio.

Otra característica de ciertos métodos electroquímicos que puede ser desventaja/

ventaja, es que proporcionan información sobre las actividades en vez de las

concentraciones de las especies químicas. Normalmente, en estudios fisiológicos,

las actividades de iones tales como el calcio o el potasio son de mayor significado

que las concentraciones.

BIBLIOGRAFIA

Barrios, J. A. (s.f.). “Síntesis electroquímica de Monocristales de Fuleruros de

Metales de Transición y Estudio de sus Propiedades Físicas”. cinvestav-ipn.

Luz, R. R. (2012). aplicaciones en la industria farmaceutica. chilpan edo, de

mexico.

FIGURA . Pila de Daniell

UN PRIMER CURSO DE INGENIERIA ELECTROQUIMICA

FRANK WALSH

EDITORIAL CLUB UNIVERSITARIO

ESPAÑA, 2000

PAG 1-2 y el total es 395

INGENIERIA ELECTROQUIMICA

C.L. MANTELL

EDITORIAL REVERTÉ S.A.

4TA EDICION

ESPAÑA, 2003

PAG 3 y el total es 665