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INTERACTIVIDAD

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INTERACTIVIDAD

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ESQUEMA

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ESQUEMA

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ACTIVIDAD PARA BALANCEAR ECUACIONES REDOX

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ACTIVIDAD PARA BALANCEAR ECUACIONES REDOX

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Si se retira el puente salino, el circuito se rompe, el voltaje de la celda pasa de 1,10V a 0V.

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El puente salino conecta ambas hemiceldas y mantiene la electroneutralidad.

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Los electrones REDUCEN los iones de cobre, la solución disminuye su color azul.

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Los electrones circulan por el circuito externo desde el Zn hacia el Cu, un voltímetro marca un potencial de 1,10V, indicando que se trata de una REACCIÓN ESPONTÁNEA.

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El electrodo de Zn esta compuesto por Zn metálico y una solución de nitrato de zinc, a medida que el Zn es OXIDADO, se liberan dos electrones.

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Los componentes de una celda electrolítica son los electrodos, las soluciones, el circuito externo y el puente salino. En este caso, tenemos un electrodo de Zn con una solución de nitrato de zinc y un electrodo de Cu con una solución de sulfato de cobre. El circuito externo puede tener conectado un voltímetro, un amperímetro o un dispositivo eléctrico. El puente salino mantiene la electroneutralidad.

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LA ELECTROQUÍMICA NOS PERMITE UTILIZAR LA TRANSFERENCIA DE ELECTRONES PARA OBTENER ENERGÍA

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LA ELECTROQUÍMICA NOS PERMITE UTILIZAR LA TRANSFERENCIA DE ELECTRONES PARA OBTENER ENERGÍA

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LA REACCIONES REDOX SON REACCIONES QUÍMICAS EN LAS CUALES EXISTE UNA TRANSFERENCIA DE ELECTRONES.

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LA REACCIONES REDOX SON REACCIONES QUÍMICAS EN LAS CUALES EXISTE UNA TRANSFERENCIA DE ELECTRONES.

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Grow Silver Metal Crystals by Electrochemistry

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La FEM de una celda depende de todas las especies que la componen, por lo tanto no puede medirse de forma aislada.
ELECTROQUÍMICA
Rama de la química que estudia la interconversión entre la energía eléctrica y la energía química
usar electricidad para producir una reacción química
usar una reacción química para producir electricidad
En las reacciones químicas deberá haber intercambio de electrones
Si son espontáneas pueden generar electricidad
Si no son espontáneas requerirán electricidad para ocurrir
CELDAS GALBÁNICAS O PILAS
CELDAS ELECTROLÍTICAS
Si mezclo Zn con una solución de Cu SO :
2
4
El Zn se OXIDA:
Zn Zn + 2e
0
+2
-
El Cu se REDUCE:
+2
Cu + 2e Cu
+2
-
0
Repasar Redox
Zn
Cu
+2
Cu
0
0
Zn
Cu
Cu
+2
e
-
e
-
Si se separan los procesos de oxidación y reducción y se hacen fluir a los electrones por un circuito externo, estos generarán electricidad.
Zn
0
Cu
0
ZnSO
4
(ac)
CuSO
4
(ac)
PUENTE SALINO
CABLE
- El cable permite el pasaje de electrones
- El puente salino permite el flujo de iones para mantener la electroneutralidad
Se llama fuerza electromotriz de la celda (FEM) a la capacidad que tiene la reacción de mover electrones en el circuito.
La FEM depente de:
La naturaleza de las especies involucradas
La concentración de las especies involucradas
La temperatura y la presión
¿Qué sustancias están presentes?
¿Cuál es la concentración de las soluciones?
En condiciones estándares hablamos de:
- Soluciones 1 M
- 25 C
º
- Gases a 1 atm
FEM = FEM - FEM
Cátodo
Ánodo
º
º
º
el 0 representa condiciones estándares
Para determinar los valores de FEM se considera al electrodo normal de Hidrógeno como electrodo de referencia y de le asigna un valor de FEM = 0 V
Solución de pH = 1
[ H ] = 1 M
+
Puente salino
Lámina de Pt
(lugar donde ocurre la reacción)
Cable
Campana de vidrio
H gaseoso a P = 1 atm
2
0
Electrodo de H
Electrodo de Zn
2
e
-
e
-
OXIDACIÓN
REDUCCIÓN
Zn Zn + 2e
0
+2
-
2H + 2e H
-
+
2
Voltímetro
El voltímetro marca 0,76 V :
FEM = FEM - FEM
Cátodo
Ánodo
º
º
º
0,76 V = FEM - FEM
Zn / Zn
+2
0
H / H
+
2
SE ESCRIBEN LAS FEM PARA LA REACCIÓN DE REDUCCIÓN
FEM = - ( 0,76 V - 0 V ) = -0,76 V
FEM
H / H
+
2
= 0 V
Zn / Zn
+2
0
Todos los electrodos se conectaron al electrodo normal de hidrógeno y se calculó su FEM
0
La FEM también puede escribirse como E
0
0
Zn
0
Cu
0
ZnSO
4
(ac)
CuSO
4
(ac)
Para la pila formada por los electrodos de cobre y zinc:
Zn Zn + 2e
0
+2
-
OXIDACIÓN
REDUCCIÓN
Cu + 2e Cu
+2
-
0
ÁNODO
CÁTODO
FEM = FEM - FEM
Cátodo
Ánodo
º
º
º
FEM = 0,337 V - ( - 0,763 V ) = 1, 1 V
º
¿Qué pasa si planteamos la reacción al revés?
Cu Cu + 2e
0
+2
-
OXIDACIÓN
REDUCCIÓN
Zn + 2e Zn
+2
-
0
ÁNODO
CÁTODO
FEM = FEM - FEM
Cátodo
Ánodo
º
º
º
FEM = - 0,763 V - 0,337 V = - 1, 1 V
º
Si la FEM es MAYOR a 0
El proceso es ESPONTÁNEO
Si la FEM es MENOR a 0
GENERA ELECTRICIDAD
El proceso es NO ESPONTANEO
NECESITA ELECTRICIDAD PARA OCURRIR
0
0
¿Qué pasa si nos salimos de las condiciones estándares?
Vamos a tener que evaluar la temperatura y las concentraciones de las especies
FEM = FEM - R x T ln Q
0
n x F
FEM estándar
Constante de los Gases
R = 8,314 J/mol K
Temperatura
(Expresada en K)
número de electrones puestos en juego
Constante de Faraday
F = 96500 C/mol
Cociente de reacción
aA + bB cC + dD
[ C ] [ D ]
[ A ] [ B ]
Q =
c
d
a
b
ECUACIÓN DE NERST
Si trabajamos a 25ºC:
FEM = FEM - R x T ln Q
0
n x F
T = 273 K
FEM = FEM - 0,059 log Q
0
n
Sólo válida a 273 K:
F = 96500 C/mol
R = 8,314 J/mol K
Cuando la FEM = 0, Q = K La reacción llega al EQUILIBRIO
equilibrio
¿Cómo se cuanta energía necesito proporcionar?
Si la FEM es MENOR a 0
El proceso es NO ESPONTANEO
NECESITA ELECTRICIDAD PARA OCURRIR
0
La masa de un elemento formada en una celda electrolítica es independiente de la composición química del electrolito, sólo depende de su estado de oxidación y de la cantidad de electricidad que circule.
Q = i x t
Carga
Medida en Coulombs
1 Faraday = 96.500 Coulombs = 1 mol de e
-
Intensidad de corriente
Medida en Amperes
Tiempo
Medido en segundos
Na + 1 e Na
Ej:
+
-
0
Para generar 1 mol de Na voy a necesitar:
- 1 mol de e
-
- 96.500 C
- 1 F
Son cantidades equivalentes

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La FEM de una celda depende de todas las especies que la componen, por lo tanto no puede medirse de forma aislada.

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IDENTIFICAR LAS ESPECIES QUE CAMBIAN SU ESTADO DE OXIDACIÓN Fe Fe

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IDENTIFICAR LAS ESPECIES QUE CAMBIAN SU ESTADO

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EN LA REDUCCIÓN Y LOS CEDIDOS EN LA OXIDACIÓN Fe Fe