Electroquimica introduccion
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ELECTROQUIMICA
Es una rama de la química que trata sobre las reacciones de oxidación reducción; es decir, aquellas reacciones en las que se presenta la transferencia de electrones de un átomo a otro de forma espontanea o no espontanea.
PILAS GALVÁNICASS..Sistemas electroquímicos: Aquéllos en los que ocurrenreacciones de transferencia de electrones.
Zn + Cu2+ Zn2+ + CuZn
Cu2+
SO42-
Zn2+
CuReacción por contacto directo.Así no es un dispositivo útil para generarcorriente eléctrica.
Pila electroquímica: Dispositivo en el que se produce unacorriente eléctrica (flujo de e- a través de un circuito) gracias auna reacción espontánea (pila galvánica o voltaica) o en quese utiliza corriente eléctrica para llevar a cabo una reacciónquímica no espontánea (célula electrolítica).
el siguiente diagrama
se llama
Pila Daniel
que tiene las siguientes particularidades
En un recipiente se sumerge una lámina de cinc en una disolución de sulfato de cinc.
En otro recipiente se sumerge una lámina de cobre en una disolución de sulfato de cobre (II).
y cuyo funcionamiento es
el siguiente
Al unirse los dos electrodos por un hilo conductor
en el ánodo (electrodo -)
en el cátodo (electrodo +)
Se produce la oxidación del cinc:
Zn → Zn2+ + 2 e-
Con lo que se va disolviendo el electrodo de cinc.
los e- cedidos por el Zn circulan por el hilo conductor hasta el cátodo
Se produce la reducción del Cu:
Cu2+ + 2 e- → Cu
Y desaparece el sulfato de cobre (II) y se deposita en el cátodo de cobre.producen
entonces
Una diferencia de potencial, que al medirse en un voltímetro da una fuerza electromotriz (f.e.m.)
así para la pila Daniel a 298 K y 1 atm y
concentración 1 M
La f.e.m. vale 1,10 V.
Para representar simbólicamente una pila, se utiliza la siguiente notación llamada diagrama de pila
Indica un cambio de fase
Indica un puente salino
A la izquierda del puente salino se sitúa el ánodo y a la derecha el cátodo.
así para la pila de Daniell
Zn (s) ZnSO4(aq) CuSO4(aq) Cu (s)
Ánodo Cátodo
a veces sólo se indican
los iones
Zn (s) Zn2+ (aq) Cu2+ (aq) Cu (s)
Ánodo Cátodo
otras veces se indican las
concentraciones iniciales
Zn (s) Zn2+ (0,1 M) Cu2+ (0,1 M) Cu (s)
Ánodo Cátodo
otras pilas pueden ser
Fe (s) Fe2+ (aq) Cu2+ (aq) Cu (s) Al (s) Al3+ (aq) Cd2+ (aq) Cd (s)
Ánodo Cátodo Ánodo Cátodo
ECUACIÓN DE NERNST.
La ecuación de Nernst se utiliza para hallar el potencial de reducción de un electrodo cuando las condiciones no son las estándar (concentración 1 M, presión de 1 atm, temperatura de 298 K ó 25 ºC).
Para un proceso redox general
La ecuación de Nernst se puede expresar de la siguiente manera:
Donde:
E = potencial en condiciones no estándar Eo = potencial estándar R = constante de los gases = 8,314 J·mol-1·K-1 T = temperatura en grados Kelvin n = electrones transferidos en la reacción F = constante de Faraday = 96487 C·mol-1 Q = cociente de reacción
Por ejemplo, en la pila de reacción:
2 Al 0 (s)
Se construye una pila con un electrodo de plata sumergido en una disolución 0,1 M de Ag+ y otro electrodo de Zn sumergido en una disolución 0,2 M de Zn2+. Calcular:a) Reacciones que tienen lugar en ambos electrodos y reacción total.b) f.e.m. de dicha pila.DATOS Potenciales normales Ag+/Ag = +0,80 v ; Zn2+/Zn = -0,76 v