29/01/2014 19:08 1 ELECTROQUMICA Transparencias.

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  • 29/01/2014 19:08 1 ELECTROQUMICA Transparencias
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  • 29/01/2014 19:08 2 CONCEPTOS PREVIOS REDUCTOR: reduce a otra sustancia. El se oxidaREDUCTOR: reduce a otra sustancia. El se oxida OXIDANTE: oxida a otra sustancia. El se reduceOXIDANTE: oxida a otra sustancia. El se reduce Reaccin espontnea: G < 0Reaccin espontnea: G < 0 Reaccin espontnea en un proceso REDOX: se produce cuando existe transferencia espontnea de electrones del reductor al oxidante.Reaccin espontnea en un proceso REDOX: se produce cuando existe transferencia espontnea de electrones del reductor al oxidante.
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  • 29/01/2014 19:08 3 EJEMPLO REDOX ESPONTNEA 2 Ag + (aq) + Cu (s) 2 Ag (s) + Cu 2+ (aq)2 Ag + (aq) + Cu (s) 2 Ag (s) + Cu 2+ (aq) Se produce energa disipada en calor.Se produce energa disipada en calor. Pero si se controla el proceso de transferencia de electrones se puede conseguir corriente elctrica.Pero si se controla el proceso de transferencia de electrones se puede conseguir corriente elctrica. La disolucin adquiere un color azul debido a la formacin del ion complejo Cu(H 2 O) 4 2+
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  • 29/01/2014 19:08 4 PILAS GALVNICAS La obtencin de corriente elctrica gracias a las reacciones qumicas
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  • 5 PILAS GALVNICAS (1) Cmo controlar el trnsito de electrones?Cmo controlar el trnsito de electrones? 1.Separando las dos semirreacciones, en recipientes separados. ELECTRODOS. 2.Unindolos mediante un cable en un CIRCUITO EXTERNO
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  • 6 PILAS GALVNICAS (2) ANODO: se produce la oxidacin. Al perder electrones queda cargado negativamente.ANODO: se produce la oxidacin. Al perder electrones queda cargado negativamente. CTODO: se produce la reduccin. Al tomar electrones queda cargado positivamente.CTODO: se produce la reduccin. Al tomar electrones queda cargado positivamente. ANOX Regla nemotcnica
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  • 29/01/2014 19:08 7 PILAS GALVNICAS (3) CTODO: reduccin 2 Ag + (aq) + 2e 2 Ag (s) NODO: oxidacin Cu (s) Cu 2+ (aq) + 2e Global: 2 Ag + (aq) + Cu (s) Cu 2+ (aq) +2 Ag (s) La energa generada en la reaccin espontnea producida en una pila galvnica se manifiesta como energa elctrica.
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  • 8 EQUILIBRIO DE CARGAS EN UNA PILA Los electrones se acumulan en la barra de CuLos electrones se acumulan en la barra de Cu Negativa nodo Por el circuito externo se dirigen hacia el ctodo donde son tomadas por los Ag +.Por el circuito externo se dirigen hacia el ctodo donde son tomadas por los Ag +. ATENCIN!! La disolucin andica queda cargada (+) y la catdica (-) y esto impedira el flujo de electrones.ATENCIN!! La disolucin andica queda cargada (+) y la catdica (-) y esto impedira el flujo de electrones. Solucin: PUENTE SALINO.Solucin: PUENTE SALINO. NOTA: aunque un elemento pierda electrones, stos nunca van a la disolucin. NUNCA HAY ELECTRONES LIBRES EN UNA DISOLUCIN!
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  • 29/01/2014 19:08 9 PUENTE SALINO Para evitar el desequilibrio de cargas. Se busca la neutralidad elctrica.Para evitar el desequilibrio de cargas. Se busca la neutralidad elctrica. Iones (-) : difunden hacia el nodo.Iones (-) : difunden hacia el nodo. Iones (+) difunden hacia el ctodo.Iones (+) difunden hacia el ctodo.
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  • 10 CONVENIO SOBRE ESQUEMA DE PILAS La semirreaccin de oxidacin se escribe a la izquierda con las especies separadas por una barra vertical ( )La semirreaccin de oxidacin se escribe a la izquierda con las especies separadas por una barra vertical ( ) La semirreaccin de reduccin se escribe, de igual forma, a la derecha.La semirreaccin de reduccin se escribe, de igual forma, a la derecha. Ambos procesos se separan con una doble barra ( )Ambos procesos se separan con una doble barra ( )
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  • 29/01/2014 19:08 11 ANLISIS CUANTITATIVO Potencial de electrodo - F.EM. (fuerza electromotriz de una pila)
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  • 12 FUERZA ELECTROMOTRIZ DE UNA PILA Def. es la fuerza electromotriz suministrada por la pila galvnica.Def. es la fuerza electromotriz suministrada por la pila galvnica. La f.e.m. de un electrodo depende de las concentraciones de las sustancias.La f.e.m. de un electrodo depende de las concentraciones de las sustancias. Fuerza electromotriz estndar o normal E o de una pila o electrodo:Fuerza electromotriz estndar o normal E o de una pila o electrodo: Concentracin de iones 1 M. Presin de los gases 1 atm. Temperatura: 25 o C f.e.m. = potencial ctodo - potencial nodo E pila = E ctodo - E nodo E o pila = E o ctodo - E o nodo
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  • 29/01/2014 19:08 13 IMPOSIBILIDAD DE MEDIR LA f.e.m. DE UN ELECTRODO EL ELECTRODO DE HEL ELECTRODO DE H No se pude medir Eo de un modo absoluto. Se hace en relacin con otro cuando forma una pila Se toma como estndar el de H 2 Electrodo de platinoElectrodo de platino Burbujro de H 2 (1 atm.)Burbujro de H 2 (1 atm.) [H + ] = 1 M[H + ] = 1 M Se le asigna el valor de 000 v.Se le asigna el valor de 000 v. 2 H + (aq; 1M) + 2 e H 2 (1 atm) ; E o H + /H 2 = 00 v a 25 o C
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  • 14 MEDIADA DEL POTENCIAL RELATIVO DE ELECTRODO El voltmetro mide el potencial del electrodo de cobre, pues el de hidrgeno es cero.El voltmetro mide el potencial del electrodo de cobre, pues el de hidrgeno es cero. El valor es: + 034 vEl valor es: + 034 v
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  • 15 SIGNIFICADO DEL POTENCIAL DE ELECTRODO Indica la tendencia de que se produzca en el electrodo una reduccin.Indica la tendencia de que se produzca en el electrodo una reduccin. Por eso se le llama tambin POTENCIAL DE REDUCCIN.Por eso se le llama tambin POTENCIAL DE REDUCCIN. A mayor potencial de reduccin. Mayor tendencia a reducirse (es ms oxidante y menos reductor)A mayor potencial de reduccin. Mayor tendencia a reducirse (es ms oxidante y menos reductor) Cuanto ms negativo sea el potencial de reduccin de un electrodo, ms reductor ser. (por lo tanto el se oxidar)Cuanto ms negativo sea el potencial de reduccin de un electrodo, ms reductor ser. (por lo tanto el se oxidar)
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  • 16 PODER DE REDUCCIN DE UN ELECTRODO. SIGNIFICADO FSICO (1) Para el electrodo de cobre:Para el electrodo de cobre: 034 V = E o pila = E o Cu - E o H 2 = E o Cu = 043 > 0034 V = E o pila = E o Cu - E o H 2 = E o Cu = 043 > 0 CTODO (red.)Cu 2+ (aq) + 2e Cu (s) NODO (ex)H 2 (g) 2 H + (aq) + 2e Cu 2+ (aq) + H 2 (g) Cu (s) + 2 H + (aq) El electrodo de cobre tiene ms tendencia a reducirse que el de hidrgeno.
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  • 17 PODER DE REDUCCIN DE UN ELECTRODO. SIGNIFICADO FSICO (2) Para el electrodo de cadmio:Para el electrodo de cadmio: 040 V = E o pila = E o H 2 - E o Cd= - E o Cd = -040 < 0040 V = E o pila = E o H 2 - E o Cd= - E o Cd = -040 < 0 CTODO (red.) 2 H + (aq) + 2 e H 2 (g) NODO (ex)Cd (s) Cd 2+ (aq) + 2e 2 H + (aq) + Cd (s) Cd 2+ (aq) + H 2 (g) El electrodo de cadmio tiene menos tendencia a reducirse que el de hidrgeno.
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  • 18 SIGNIFICADO DEL POTENCIAL DE ELECTRODO Indica la tendencia de que se produzca en el electrodo una reduccin.Indica la tendencia de que se produzca en el electrodo una reduccin. Por eso se le llama tambin POTENCIAL DE REDUCCIN.Por eso se le llama tambin POTENCIAL DE REDUCCIN. A mayor potencial de reduccin. Mayor tendencia a reducirse (es ms oxidante y menos reductor)A mayor potencial de reduccin. Mayor tendencia a reducirse (es ms oxidante y menos reductor) Cuanto ms negativo sea el potencial de reduccin de un electrodo, ms reductor ser. (por lo tanto el se oxidar)Cuanto ms negativo sea el potencial de reduccin de un electrodo, ms reductor ser. (por lo tanto el se oxidar)
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  • 29/01/2014 19:08 19 PREDICCIN DE REACCIONES REDOX Una pila siempre tiene que tener f.e.m. positiva
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  • 20 TABLA DE POTENCIALES A mayor potencial de reduccin, ms oxidante es. Mide el desplazamiento del equilibrio a la derecha
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  • 21 ESTUDIO DE TABLA DE POTENCIALES Par oxidante-reductor conjugado:Par oxidante-reductor conjugado: Difieren en n electrones MnO 4 - (oxidante) / Mn 2+ (reductor) El mejor oxidante sera el F 2 y el peor el Li.El mejor oxidante sera el F 2 y el peor el Li. Au 3+ : oxidante fuerte (pues E o ). Equilibrio desplazado a la derecha. Au ser un reductor dbil.Au 3+ : oxidante fuerte (pues E o ). Equilibrio desplazado a la derecha. Au ser un reductor dbil. Mg 2+ : ser un oxidante dbil pues (pues E o ). El Mg ser un reductor fuerte.Mg 2+ : ser un oxidante dbil pues (pues E o ). El Mg ser un reductor fuerte.
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  • 22 CUANDO SE FORMA UNA PILA? Cuando el proceso es espontneo, es decir, cuando E o pila > 0Cuando el proceso es espontneo, es decir, cuando E o pila > 0 Ejemplo: Zn 2+ (aq) + Sn (s) Zn (s) + Sn 2+ (aq) E o pila = E o cat - E o n = E o Zn - E o Sn = = -076 - (-014) = - 062 v.Ejemplo: Zn 2+ (aq) + Sn (s) Zn (s) + Sn 2+ (aq) E o pila = E o cat - E o n = E o Zn - E o Sn = = -076 - (-014) = - 062 v. No forma pila pues el cinc es ms reductor que el estao. Como se observa su fem es negativo. Debera ser:No forma pila pues el cinc es ms reductor que el estao. Como se observa su fem es negativo. Debera ser: Zn (s) + Sn 2+ (aq) Zn 2+ (aq) + Sn (s)Zn (s) + Sn 2+ (aq) Zn 2+ (aq) + Sn (s)
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  • 29/01/2014 19:08 23 Ejercicio resuelto : 259
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  • 29/01/2014 19:08 24 PILA DANIELL AMPLIACIN 1
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  • 29/01/2014 19:08 25 PILA DANIELL NODO: barra de Zn en ZnSO 4NODO: barra de Zn en ZnSO 4 CTODO: barra de Cu en CuSO 4CTODO: barra de Cu en CuSO 4
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  • 29/01/2014 19:08 26 INFLUENCIA DE LA CONCENTRACIN EN LA F.E.M. DE UNA PILA. ECUACIN DE NERNST AMPLIACIN 2
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  • 29/01/2014 19:08 27 INFLUENCIA DE LA [] EN FEM P.ej.: Zn (s) Zn 2+ (1M) Cu 2+ (1M) Cu (s) E o = 11vP.ej.: Zn (s) Zn 2+ (1M) Cu 2+ (1M) Cu (s) E o = 11v Qu pasara si se modificasen las [iones]Qu pasara si se modificasen las [iones] Por le Chatelier, el aumento de uno o de otro desplazara el equilibrio en un sentido o en otro, modificndose el valor de E o (o o )Por le Chatelier, el aumento de uno o de otro desplazara el equilibrio en un sentido o en otro, modificndose el valor de E o (o o ) Si [Cu 2+ ] o [Zn 2+ ] va a la derecha y femSi [Cu 2+ ] o [Zn 2+ ] va a la derecha y fem Si [Cu 2+ ] o [Zn 2+ ] va a la izquierda y femSi [Cu 2+ ] o [Zn 2+ ] va a la izquierda y fem Zn (s) + Cu 2+ Zn 2+ + Cu (s)
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  • 28 ECUACIN DE NERNST (1) Dada la ecuacin aA + bB cC + dD, se puede demostrar que:Dada la ecuacin aA + bB cC + dD, se puede demostrar que: Adems: G = -n.. F y G o = -n. o. FAdems: G = -n.. F y G o = -n. o. F Sustituyendo:Sustituyendo:
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  • 29/01/2014 19:08 29 ECUACIN DE NERNST (2) Operando:Operando: Como a 25oC R, T y F son constantes, y aplicando que Ln Q = 23. Log Q:Como a 25oC R, T y F son constantes, y aplicando que Ln Q = 23. Log Q: Que es la expresin de la Ecuacin de Nernst
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  • 30 CLCULO DE Kc EN UNA PILA GALVNICA Cuando Q = Kc, se cumple que = 0. Entonces:Cuando Q = Kc, se cumple que = 0. Entonces:
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  • 31 PROBLEMA RESUELTO N 6