Aelectroqumica1794

Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 11

ElectroquímicaElectroquímica

Prof. Jorge GarcíaProf. Jorge GarcíaQuímica General e InorgánicaQuímica General e Inorgánica

UNNOBAUNNOBA


DefinicionesDefinicionesSe denomina Se denomina electroquímicaelectroquímica a la parte de la a la parte de la

química que estudia la interconversión entre química que estudia la interconversión entre energía eléctrica y energía química.energía eléctrica y energía química.

E. Eléctrica E. Eléctrica ↔ E.química↔ E.químicaEn las En las celdas galvánicasceldas galvánicas, se aprovecha la , se aprovecha la

energía liberada por una reacción química energía liberada por una reacción química espontánea para obtener energía eléctrica.espontánea para obtener energía eléctrica.

En las En las celdas electrolíticasceldas electrolíticas, se utiliza energía , se utiliza energía eléctrica para realizar una reacción química eléctrica para realizar una reacción química no espontánea.no espontánea.


Reacciones RedoxReacciones Redox

Todas las procesos electroquímicos implican la Todas las procesos electroquímicos implican la transferencia de electrones, y son por lo tanto transferencia de electrones, y son por lo tanto reacciones de reacciones de óxido-reducción o reacciones óxido-reducción o reacciones redox.redox.

Oxidación: Oxidación: Se pierden e-.Se pierden e-.

Aumenta el Número de Oxidación Aumenta el Número de Oxidación Reducción: Reducción: Se ganan e-.Se ganan e-.

Disminuye el Número de OxidaciónDisminuye el Número de Oxidación


Reacciones Redox (Ejemplo)Reacciones Redox (Ejemplo)Ataque del Mg por ácido clorhídricoAtaque del Mg por ácido clorhídrico

Ecuación molecular:Ecuación molecular:

Mg + 2 HCl Mg + 2 HCl → MgCl→ MgCl2 2 + H+ H22

Ecuación iónica:Ecuación iónica:

Mg + 2 HMg + 2 H+ + → Mg→ Mg2+2+ + H + H2 2

(Los Cl(Los Cl-- son iones espectadores) son iones espectadores)

Semiecuación de reducción: 2 HSemiecuación de reducción: 2 H+ + +2e- → H+2e- → H22

Semiecuación de oxidación: Mg → MgSemiecuación de oxidación: Mg → Mg2+2+ + 2e- + 2e-


Proceso redox (Zn +CuProceso redox (Zn +Cu2+2+→ Zn→ Zn2+ 2+ +Cu)+Cu)

Zn

CuSO4


Proceso redox (Zn +CuProceso redox (Zn +Cu2+2+→ Zn→ Zn2+ 2+ +Cu)+Cu)

Depósito de cobre sobre la lámina de zinc.


Celdas GalvánicasCeldas Galvánicas

En el ejemplo anterior, los electrones se En el ejemplo anterior, los electrones se transfieren directamente desde el Zn al transfieren directamente desde el Zn al CuCu2+2+..

Si se pudieran separar fisicamente el Si se pudieran separar fisicamente el oxidante del reductor, se podría forzar el oxidante del reductor, se podría forzar el paso de e- por un conductor. paso de e- por un conductor.

De esta forma se generaría una corriente De esta forma se generaría una corriente eléctrica. (se está realizando eléctrica. (se está realizando Trabajo Trabajo Eléctrico.Eléctrico.


Celda galvánicaCelda galvánica

Cu

Zn

CuSO4

ZnSO4

Los dos vasos están conectados en la parte inferior por una membrana que permite el pasaje de iones. (Puente salino)


Celda GalvánicaCelda Galvánica

Puente salinoCobre

(cátodo)

Zinc

(ánodo)


ElectrodosElectrodos

En el electrodo de cobre se produce una En el electrodo de cobre se produce una reducción. Se denomina reducción. Se denomina cátodo.cátodo.

En el electrodo de zinc se produce una En el electrodo de zinc se produce una oxidación. Se denomina oxidación. Se denomina ánodo.ánodo.

Se llama Se llama fuerza electromotriz o fem fuerza electromotriz o fem a la a la diferencia de potencial entre los diferencia de potencial entre los electrodos de una celda.electrodos de una celda.


Diagrama de Diagrama de pilapila

Para esquematizar una pila se comienza por el ánodo y se va indicando todas las especies químicas presentes, marcando con barras las interfases.

Zn | Zn2+ (aq, 1 M) | NaSO4 (sat) | Cu2+ | Cu


Potencial estándar de electrodoPotencial estándar de electrodo

Cu

Zn

CuSO4

ZnSO4

Cuando las concentraciones iónicas son 1 M, el potencial observado en esta pila es de 1,10 V.

Este valor puede obtenerse sumando los valores de potencial de cada hemi celda.

Estos valores se obtienen enfrentando el electrodo con el electrodo normal de Hidrógeno


Electrodo normal de HidrógenoElectrodo normal de Hidrógeno

Eº = 0,00V



Calculo de la Fem de una pilaCalculo de la Fem de una pila

En condiciones estándar (1M,25ºC), se En condiciones estándar (1M,25ºC), se suman los potenciales de cada electrodo, suman los potenciales de cada electrodo, teniendo en cuenta si es una oxidación o teniendo en cuenta si es una oxidación o reducción. reducción. (Eº(Eºoxox = - Eº = - Eºredred ) )

Los potenciales de electrodo son Los potenciales de electrodo son propiedades intensivas, no se multiplican propiedades intensivas, no se multiplican al multiplicar los coeficientes de la al multiplicar los coeficientes de la ecuación)ecuación)


PilasPilas

Aislante


PilasPilas


Espontaneidad de las reacciones Espontaneidad de las reacciones redoxredox

ΔΔG = wG = wmaxmax En las celdas galvánicas, el wEn las celdas galvánicas, el welecelec = - q. = - q. ΔΔVV 1 F =96485 cou = q de 1 mol de e-1 F =96485 cou = q de 1 mol de e- wwelecelec = - n.F. E = - n.F. Eceldacelda

ΔΔG = - n.F. EG = - n.F. Eceldacelda

Y en condiciones estándar: Y en condiciones estándar: ΔΔGº = - n.F. EºGº = - n.F. Eºceldacelda

Y como Y como ΔΔGº = - RTlnK, queda Gº = - RTlnK, queda Eºcelda = (RT/nF) . ln K = 0,06/n log K Ecelda =Eº -0,06 log Q


EspontaneidadEspontaneidad

ΔΔGºGº KK E celdaE celda EspontaneidadEspontaneidad

NegativoNegativo >1>1 PositivoPositivo SíSí

00 11 00 EquilibrioEquilibrio

PositivoPositivo >1>1 NegativoNegativo NoNo


ElectrólisisElectrólisis

Es el proceso por el cual se usa la energía Es el proceso por el cual se usa la energía eléctrica para provocar una reacción eléctrica para provocar una reacción química no espontánea. química no espontánea.


Electrólisis del cloruro de sodio fundidoElectrólisis del cloruro de sodio fundido


Electrólisis del aguaElectrólisis del agua


Leyes de FaradayLeyes de Faraday

La cantidad de elemento que se deposita La cantidad de elemento que se deposita o libera en un electrodo es directamente o libera en un electrodo es directamente proporcional a la cantidad de corriente que proporcional a la cantidad de corriente que circula y al equivalente químico de dicho circula y al equivalente químico de dicho elemento.elemento.

m = Meq/F . q

m = Meq/96500 . I . T

Documents

Aelectroqumica1794