Historia de la Electroquímica - Facultad de Ciencias-UCV

BIENVENIDOS al
Curso de
Reacciones Electroquímicas
1er Semestre 2008
Dra. Mary Lorena Araujo F.
Centro de Equilibrios en Solución
Historia de la Electroquímica
INTRODUCCION
Electricidad, categoría de fenómenos físicos originados por la existencia de
cargas eléctricas y por la interacción de las mismas.
Cuando una carga eléctrica se encuentra estacionaria, o estática, produce
fuerzas eléctricas sobre las otras cargas situadas en su misma región del
espacio; cuando está en movimiento, produce además efectos magnéticos.
3000 ac
(Egipto)
600 ac
400 ac
Encontrado en el Nilo
Jeroglificos de Horapollo
Thales de Mileto
Filosofo Griego
(640-546 ac)
Pez gato eléctrico
Los antiguos egipcios
consideraban, este pez
como un pez protector
de los otros peces
Platón dialogaba con Sócrates
(428-348 ac)
Fue la primera persona
que observo las propiedades
atractivas del ambar
Esta piedra poseía electricidad
estática y por ello fue considerada PIEDRA MAGICA
Pez torpedo
Efecto shock producido
por sus descargas eléctricas
Jeroglificos de Horapollo
Plinio
100 ac
Descubrió el poder mágico
medicinal del pez torpedo
Tales de Mileto (624-543 a. C.)
Fue un filosofo griego, fundador de la escuela jónica, considerado como uno de los
siete sabios de Grecia.
Desde el punto de vista de la electricidad, fue el primero en descubrir que si se frota
un trozo de ámbar, este atrae objetos más livianos, y aunque no llego a definir que
era debido a la distribución de cargas, si creía que la electricidad residía en el objeto
frotado.
De aquí se ha derivado el término electricidad, proveniente de la palabra elektron,
que en griego significa ámbar, y que la empezó a emplear hacia el año 1600 d. C., el
físico y médico ingles Willian Gilbert, cuando encontró esta propiedad en otros
muchos cuerpos.
1600 dc
Williams Gilbert
(1544-1603 dc)
Padre del Magnetismo
Descubrió que la tierra
era un magneto muy
grande
Físico
y
médico inglés
conocido sobre todo por sus
experimentos originales sobre
la naturaleza de la electricidad
y el magnetismo.
Gilbert descubrió que muchas
sustancias tenían la capacidad
de atraer objetos ligeros cuando
se frotaban y aplicó el término
eléctrica para la fuerza que
ejercen estas sustancias después
de ser frotadas.
Fue el primero en utilizar términos como 'energía eléctrica', 'atracción
eléctrica' y 'polo magnético'.
Quizás su aportación más importante fue la demostración
experimental de la naturaleza magnética de la Tierra.
Otto von Guericke
(1602-1686 dc)
1650
Invento la primera maquina eléctrica
MAQUINA ELECTRICA: era una gran bola de azufre puesta dentro de
un globo de vidrio, éste era colocado sobre un eje de madera que podía
girar. Al hacer girar el globo, el roce producía electricidad
estática
generando una chispa, lo que hacía girar una rueda colocada al final del eje
Hacia 1709, Francis Hauksbee en la Sociedad Real en Londres descubrió que por poniendo una pequeña
cantidad de mercurio en el cristal de generador de Von Guericke y evacuando el aire de éste, al hacerla girar
gradualmente y rápidamente, de ésta emanaba luz brillante. Este brillo era el suficiente como para leer (el
fenómeno era similar al conocido como “Fuego de San Elmo” que era el nombre dado a un brillo extraño visto
alrededor de barcos durante las tormentas eléctricas.
Francis Hauksbee
(1666-1713)
Físico Ingles
La nueva máquina fue desarrollada y transformada por
varios autores con varias innovaciones como la
sustitución de la esfera por un disco de vidrio y la
introducción de tubo metálico que permitía la
transmisión de la electricidad producida hasta el lugar
deseado
La principal fuente de electricidad para la mayor parte de las experiencias del siglo XVIII fueron las
máquinas eléctricas por fricción. Estas máquinas fueron difundidas por Francis Hauksbee
Stephen Gray (Diciembre de 1666 - Londres, 1736), físico y astrónomo inglés.
Sus contribuciones a la ciencia fueron sobre el estudio de la electricidad. En 1727 demostró que los
materiales conductores pueden ser electrizados si están aislados para no perder cargas eléctricas.
En 1729 estudiando la conductibilidad de los materiales realizó las primeras experiencias de
transporte de energía eléctrica a distancia.
En la ocasión, y junto a Jean Desaguliers, consiguió electrificar un corcho, conectado a uno de los
extremos de un hilo metálico, de más de 200 metros de longitud, por medio de un tubo de vidrio,
previamente electrificado por frotación, que aplicó al otro extremo del conductor.
En sus experimentos también descubrió que para que la electricidad (o los efluvios o virtud eléctrica, como
la denominó), pudiera circular por el conductor, este tenía que estar aislado de tierra. Posteriormente se
dedico también al estudio de otras formas de transmisión de la electricidad.
Más adelante, junto con los científicos Granville Wheler y J. Godfrey, efectuó la clasificación de los
materiales en eléctricamente conductores y aislantes.
Charles François de Cisternay du Fay
(París, 1698 – 1739)
físico francés
Superintendente de los jardines reales. De familia prominente
con influencia en ambientes militares y eclesiásticos, su padre
le consiguió el nombramiento de químico adjunto en la
Academie des Sciences.
Aún sin tener una formación científica Du Fay pronto
destacó en sus experimentos sobre la electricidad, realizando
varios descubrimientos cruciales.
Gray, al enterarse de los trabajos de Stephen Gray, dedico su corta vida al estudio de los fenomenos eléctricos. Du
Fay, entre otros muchos experientos, observo que una lámina de oro siempre era repelida por una barra de vidrio
electrificada.
Publico sus trabajos en 1733 siendo el primero en identificar la existencia de dos tipos de cargas eléctricas (las
denominadas hoy en día positiva y negativa), que él denomino carga vitria y carga resinosa, debido a que ambas se
manifestaban: de una forma al frotar, con un paño de seda, el vidrio(carga positiva) y de forma distinta al frotar,
con una piel, algunas substancias resinosas como el ámbar o la goma, (carga negativa). La existencia de cuerpos
conductores y aislantes, y la fuerza de repulsión existente entre cuerpos cargados con electricidad del mismo signo.
1745
E.G. Von Kliest (físico Aleman) y Pieter
Musschenbroek (1692-1761) (físico Holandes)
Descubrieron uno de los condensadores más simples
La jarra o Botella de Leyden
van
La botella de Leyden original era una botella de cristal llena de agua cerrada. Poseía un
alambre o aguja que traspasaba el tapón y estaba en contacto con el agua. La botella se
cargaba sujetándola con una mano y poniendo la parte saliente del alambre en contacto con
un dispositivo eléctrico.
Cuando se interrumpía el contacto entre el
alambre y la fuente eléctrica y se tocaba el
alambre con la mano, se producía una
descarga que se presentaba como una
sacudida violenta.
La botella de Leyden actual está recubierta por una capa
de estaño tanto por la parte interior como por la exterior.
El contacto eléctrico se realiza con una barra de latón que atraviesa el
tapón de la botella y que está en contacto con la capa interior de metal
mediante una cadena. Se produce una descarga completa cuando se
conectan las dos capas por medio de un conductor.
1747
Benjamin Franklin (1706-1790)
filósofo, político y científico
Franklin inició sus experimentos sobre la electricidad
Este polifacético norteamericano: político, impresor,
editor y físico, investigo los fenómenos eléctricos e
invento el pararrayos.
Adelantó una posible teoría de la botella de Leyden,
defendió la hipótesis de que las tormentas son un
fenómeno eléctrico y propuso un método efectivo para
demostrarlo.
Desarrollo una teoría según la cual la electricidad era
un fluido único existente en toda materia y califico a las
substancias en eléctricamente positivas y eléctricamente
negativas, de acuerdo con el exceso o defecto de ese
fluido.
Confirmo también que las tormentas eran fenómenos de
tipo eléctrico y demostró, por medio de su celebre cometa,
que los rayos eran descargas eléctricas de tipo
electrostático.
Joseph Priestley (1733-1804)
Este teólogo, químico y gran hombre de ciencia británico, aisló y describió varios
gases, (entre ellos el oxígeno) y esta considerado como uno de los fundadores de la
química moderna.
Aunque su formación estaba orientada para que fuera ministro de la Iglesia de los Disidentes que
comprendía varias iglesias separadas de la Iglesia de Inglaterra, de la que fue ordenado en 1762;
Priestley fue animado a dirigir experimentos sobre la nueva ciencia de la electricidad por el estadista y
científico estadounidense Benjamín Franklin, a quien conoció en Londres en 1766. Como fruto de estos
experimentos, Priestley escribió al año siguiente la Historia de la electricidad. Entre sus importantes
descubrimientos está que el carbón de leña es un conductor de la electricidad.
Durante los experimentos que Priestley realizó, descubrió el oxígeno y describió su función en la
combustión y en la respiración de los seres vivos, aunque no fue totalmente consciente de la importancia
que su descubrimiento tendría en el futuro. Priestley también aisló y describió las propiedades de muchos
otros gases, como el amoníaco, óxido nitroso, dióxido de azufre y monóxido de carbono.
1769
Edward
Bancroft
Uso las chispas
generadas de la jarra
de Leyden para efectos
terapeúticos, con
pacientes que padecian
de gota, parálisis,
dolores de cabeza y
fiebre
1800
Alessandro Volta (1745-1827), físico italiano
En 1775 inventó el electróforo, un instrumento que producía cargas de
electricidad estática. Los dos años siguientes se dedicó a la química, y mas
adelante estudió la electricidad atmosférica e ideó experimentos como la
ignición de gases mediante una chispa eléctrica en un recipiente cerrado
Fue profesor de física en la Universidad de Pavía, cátedra que ocupó
durante 25 años. Hacia 1800 había desarrollado la llamada pila de Volta,
precursora de la batería eléctrica. Escribió numerosos tratados científicos y
por su trabajo en el campo de la electricidad, Napoleón le nombró conde en
1801. La unidad de tensión eléctrica o fuerza electromotriz, conocida como
voltio, recibió ese nombre en su honor.
Desarrollo la llamada pila de Volta, precursora de la batería eléctrica
Construyó la pila voltaica y descubrió el primer
método
práctico generador de electricidad. Empleo discos alternos de
cinc y plata apilados entre sí y separados con pedazos de cartón,
empapados en salmuera.
El alambre del disco de cinc, se conecta desde el fondo a la
cima del disco de plata, ésto podría producir las chispas
repetidas. Esta fue
la primera batería que produjo una
corriente fiable, firme de electricidad.
Volta sostenía que la corriente eléctrica era
electricidad metálica,
metálica cuya fuente eran las sondas
de diferentes metales. El gran invento de Volta
revoluciono el uso de la electricidad y dio al
mundo uno de sus mayores beneficios, la
corriente eléctrica.
Charles Agustín de Coulomb
(1736-1806), físico francés
1785
Este físico e ingeniero francés, nacido en Angulema fue el primero en
establecer las leyes cuantitativas de la electrostática, además de
realizar muchas investigaciones sobre: magnetismo, rozamiento y
electricidad.
En el año 1758 ingresó en el cuerpo de ingenieros militares, y en 1784 fue nombrado miembro de la Academia de
Ciencias, pero al empezar la revolución francesa, en 1789, se retiro de todos sus cargos públicos y militares, para
dedicarse por entero a la investigación. Sus investigaciones científicas están recogidas en siete memorias, en las
que expone teóricamente los fundamentos del magnetismo y de la electrostática.
En 1777 inventó la balanza de torsión para medir la fuerza de atracción o
repulsión que ejercen entre si dos cargas eléctricas, y estableció la función que
liga esta fuerza con la distancia. Con este invento, culminado en 1785, Coulomb
pudo establecer el principio, que rige la interacción entre las cargas eléctricas,
actualmente conocido como ley de Coulomb: F = k (q q') / d2.
Coulomb también estudio la electrización por frotamiento y la polarización, e
introdujo el concepto de momento magnético. También colaboró en la planificación
del sistema métrico decimal de pesas y medidas. La unidad de medida de carga
eléctrica, el culombio, recibió este nombre en su honor.
La unidad de medida de carga eléctrica, el culombio, recibió este
nombre en su honor.
Luiggi Galvani
Anatomista y médico.
1791
Fue el primero en investigar el
fenómeno de lo que llegó a ser
nombrado "la bioelectrogenesis"
Encontró que la corriente eléctrica
generada por un frasco de Leyden
o bien por un generador de
electricidad estática, causaba la
reducción de los músculos o
nervios en la pierna de una rana y
de muchos otros animales.
"Galvani concluyo que los metales transmitían una
sustancia misteriosa, la cual llamó electricidad.
Para explicar el fenómeno observado en las ancas de la
rana, se refirió: hay además obviamente una
"electricidad animal”, cuando la electricidad generada
a partir de metales pasa por el tejido de la rana, activa
sus músculos produciendo respuesta eléctrica.
Finalmente clasificó la electricidad en dos tipos: uno
"electricidad artificial”, generada por la fricción
(electricidad estática) y segundo "electricidad natural”
la que se genera en el relámpago.
Él pensó que la "electricidad animal” era como un
fluido secretado por el cerebro, y propuso que el flujo de
este fluido pasa a través de los nervios activando los
músculos.
De sus discusiones con el otro gran científico italiano de su época, Alessandro Volta, sobre la naturaleza
de los fenómenos fisiológicos observados, surgió la construcción de la primera pila, o aparato para
producir corriente eléctrica continua, llamado pila de Volta. Su nombre sigue asociándose actualmente
con la electricidad en los términos galvanismo y galvanización
1806
Humphry Davy
(1778-1829) químico británico
Celda
electrolitica
Invento la lámpara de seguridad en la minas
Descubrió los efectos anestésicos del óxido nitroso (gas hilarante)
Comenzó sus investigaciones sobre
los efectos de la electricidad en los
compuestos químicos
Fabricó la mayor batería construida hasta entonces, con 250 células y pasó una corriente eléctrica
potente a través de soluciones de varios compuestos sospechosos de contener elementos químicos no
descubiertos. Davy aisló rápidamente con este método electrolítico el potasio y el sodio.
sodio También
preparó calcio con el mismo método. En experimentos posteriores, no descritos, descubrió el boro y
demostró que el diamante está compuesto de carbono.
carbono
1819
Hans Christian Oersted
(1777-1851), físico y químico danés
• Demostró la existencia de un campo
magnético en torno a una corriente eléctrica.
• Descubrió que una aguja imantada se desvía
colocándose en dirección perpendicular a un
conductor por el que circula una corriente
eléctrica, iniciando así el estudio del
electromagnetismo.
• Al parecer, también fue el primero en aislar
el (1825) aluminio.
1820
André Marie Ampère
(1775-1836) matemático y físico frances
Este físico y matemático francés, nacido cerca de Lyon, es conocido
por sus importantes aportaciones al estudio de la corriente eléctrica
y el magnetismo, que constituyeron, junto con los trabajos del
danés Hans Chistian Oesterd, al desarrollo del electromagnetismo.
Sus teorías e interpretaciones sobre la relación entre electricidad y
magnetismo se publicaron en 1822, en su Colección de
observaciones sobre electrodinámica y en 1826, en su Teoría de los
fenómenos electrodinámicos.
Ampere descubrió las leyes que hacen posible el desvío de una aguja
magnética por una corriente eléctrica, lo que hizo posible el
funcionamiento de los actuales aparatos de medida. Descubrió las
acciones mutuas entre corrientes eléctricas, al demostrar que dos
conductores paralelos por los que circula una corriente en el mismo
sentido, se atraen, mientras que si los sentidos de la corriente son
opuestos, se repelen. La unidad de intensidad de corriente eléctrica,
el amperio, recibe este nombre en su honor.
Amperio, unidad básica de intensidad de corriente eléctrica, cuyo símbolo es A, llamada así en honor a André
Marie Ampère.
1827
Georg Simon Ohm
(1787-1854), físico alemán
Su investigación sobre las corrientes eléctricas, nació en
Erlangen, en cuya universidad estudió. Fue Profesor de
matemáticas y física en una escuela militar de Berlín y
director del Instituto Politécnico de Nuremberg y,
después de sufrir muchas críticas en su país, mientras su
fama se extendía fuera de Alemania, fue, en 1849,
nombrado catedrático de física experimental en la
Universidad de Munich, puesto que ejerció hasta su
muerte.
Estudio la relación que existe entre la intensidad de una
corriente eléctrica, su fuerza electromotriz y la
resistencia, formulando en 1827 la ley que lleva su
nombre (Ley de Ohm: U = I R). También se interesó por
la acústica, la polarización de las pilas y las
interferencias luminosas. La unidad de resistencia
eléctrica, el ohmio, recibe este nombre en su honor.
La unidad de resistencia eléctrica se denominó ohmio en su honor.
QUIENES HACEN LA HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD
http://www.geocities.com/SiliconValley/Program/7735/historia.html
Tales de Mileto (624-543 a.C.)
Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887)
Willian Gilbert (1544-1603)
James Clerk Maxwell (1831-1879)
Otto von Guericke (1602-1686)
George Westinghouse (1846-1914)
Stephen Gray (1666-1736)
Alexander Graham Bell (1847-1922)
F. De Cisternay Du Fay (1698-1739)
Thomas Alva Edison (1847-1931)
Benjamín Franklin (1706-1790)
John Hopkinson (1849-1898)
Joseph Priestley (1733-1804)
Heike Kamerlingh Oanes (1853-1926)
Charles Augustin de Coulomb (1736-1806)
Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928)
Luigi Galvani (1737-1798)
Joseph John Thompson (1856-1940)
Alessandro Volta (1745-1827)
Nicola Tesla (1856-1943)
André Marie Ampere (1775-1836)
Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894)
Hans Chistian Oesterd (1777-1851)
Michael Idvorsky Pupin (1858-1935)
Georg Simón Ohm (1787-1854)
Charles Proteus Steinmetz (1865-1923)
Samuel Finley Morse (1791-1872)
Robert Andrews Millikan (1868-1953)
Michael Faraday (1791-1867)
Guglielmo Marconi (1874-1937)
Charles Wheatstone (1802-1875)
Edwin Howard Armstrong (1890-1954)
Heinrich Friederich Lenz (1804-1865)
Walter Houser Brattain (1902-1987)
James Prescott Joule (1818-1889)
John Bardeen (1908-1991)
León Foucault (1819-1868)
Willian Bradford Shockley (1910-1989)
Michael Faraday
1831
(1791-1867), físico y químico británico
Trabajó como encuadernador de libros, mismos
que aprovechaba para educarse. En 1812, lleno de
inquietudes, Faraday concursó por una plaza de
ayudante en el laboratorio de Davy, quien quedó
tan
impresionado
que
lo
contrató
inmediatamente. Diecinueve años más tarde,
Faraday lo sustituyó como director del
laboratorio.
En sus experimentos, Faraday encontró que los productos de la electrólisis siempre
aparecían en una proporción fija. Por ejemplo, al pasar una corriente eléctrica por una
muestra de agua, se obtienen ocho partes de oxígeno por una de hidrógeno.
También observó que una carga eléctrica fija cedida en la
electrólisis producía cantidades constantes de elementos
disociados.
Faraday denominó iones a los productos de la disociación y,
más específicamente, aniones y cationes según si éstos eran
colectados en la vecindad del ánodo — la terminal positiva —
o del cátodo — terminal negativa—.
Esta nomenclatura se utiliza hoy todavía.
Faraday, de acuerdo con la teoría atómica,
atómica dedujo que debería
existir una cantidad irreducible de carga necesaria para disociar un
compuesto.
compuesto La carga utilizada en producir las cantidades
observadas de hidrógeno u oxígeno a partir de agua, por ejemplo,
era un múltiplo de la unidad electrolítica de carga básica.
• Dada la poca precisión de los aparatos desarrollados hasta entonces, a
Faraday le era imposible deducir el valor de la carga necesaria para ionizar
una sola molécula a través de la electrólisis, es decir, de la unidad electrolítica
de carga.
• Esta situación era similar a la que había enfrentado Dalton con la masa de
los átomos. Por lo tanto, Faraday, al igual que Dalton, se concretó a establecer
relaciones entre las cantidades de elementos producidos por electrólisis con una
carga fija.
•De esta manera determinó que la carga eléctrica para producir un mol de
cualquier material es 96850 coulombs*
*unidad ahora conocida como constante de Faraday o simplemente Faraday.
• Un estudio sobre el cloro le llevó al descubrimiento de dos
nuevos cloruros de carbono.
• También descubrió el benceno.
• Faraday investigó nuevas variedades de vidrio óptico y
llevó a cabo con éxito una serie de experimentos de
licuefacción de gases comunes.
Gracias…!
BIENVENIDOS al Curso de Reacciones Electroquímicas 1er Semestre 2008