1REACCIONES ELECTROQUMICASTERMODINMICA VS CINETICA

TERMODINMICA: Establece la extensin mxima de una reaccin,

indicando la tendencia natural de la misma. Esta tendencia se mide a

travs de la ENERGIA LIBRE DE GIBBS

Donde: G, es el cambio de energa libre del sistema (J/mol); Gf, es la energa libre al final de la reaccin; Gi, es la energa libre al comienzo de

la reaccin; H, ser el cambio de entalpa (J/mol); S, ser el cambio de entropa (J/molK) y T, la temperatura absoluta del sistema (K).

0=== STHGGG if

2 Para mover electrones de un punto a otro es necesario aplicar untrabajo, el cual depender de: la carga a mover y la diferencia de potencial.

Welctrico = Q * E ( J = culombios * voltios). (< o = -G)E(puntual) = trabajo realizado para traer una unidad de carga elctrica positiva desde el infinito (E = 0) hasta el punto en cuestin.

La ecuacin anterior se puede aplicar a un elemento infinitesimal obteniendo el trabajo realizado sobre el sistema.

W = -Welctrico = E dQ

*Volt = Diferencia de potencial necesario para impartir 1 Julio de energa a una carga de 1 coulomb. (1V = 1 J/C )

Para el caso de las reacciones electroqumicas, los procesos ocurren en presencia de una fase lquida a travs de la formacin, entre otros, de iones metlicos. Por lo tanto las cargas a mover estn en una interfase metal/electrolito.

La magnitud del efecto qumico, en equivalentes, es la misma en la superficie metlica y en la solucin, y esta determinada solamente por la cantidad de electricidad que circula (flujo de electrones)

1 mol de electrones presenta una carga equivalente a 96500 C, este valor se conoce como FARADAY (o FARADIO).= F

F = N qe

N=numero de Avogadro; qe = carga del electrn.(* Cte de Faraday = F = 96500 C/mol)

W = -n F E (la celda galvnica pierde energa a medida que hace trabajo sobre el ambiente circundante)

Problemas:1.- La diferencia de potencial en una celda galvnica que tiene por reaccin:

Hg22+(ac) + H2(g) 2 Hg(l) + 2 H+(ac)Es de 0.650 V. Calcular el trabajo mximo de esta celda cuando se consumen 0.5 g de Hidrgeno molecular.

2.- Cual es el trabajo elctrico mximo que se puede obtener de6.54 g e zinc metlico que reacciona en una pila de Daniell, cuya diferencia de potencial es e 1.10 V?

3Por tratarse de partculas cargadas se crea una diferencia de

potencial, E (volt), en la interfase slido - disolucin, la que va aumentando y se opone, cada vez con mayor fuerza, al paso de

nuevos iones hasta que, en un momento determinado, se alcanza un

equilibrio, de forma que el continuo intercambio de partculas entre el

slido y la disolucin se realiza a igual velocidad en ambos sentidos.

Este equilibrio esta dado a un determinado valor de potencial, E,

caracterstico para cada sistema metal - disolucin.

El cambio de G entre los estados inicial y final puede expresarse en funcin del potencial antes sealado, de tal forma que cuando la diferencia de potencial, E, sea positiva, la reaccin ser espontnea.

oEFnoG =Del mismo modo para el caso en que las condiciones sean diferentes a

las normales, haciendo uso de la Ley de Accin de Masas se tiene que:

* F = 96500 C/mol = J/V mol = A s / mol

nnnn PpPpPpQqQqQq ++++++ ......... 22112211

[ ][ ]qnnqq

pn

pp

eqQQQPPP

Kn

=

.......

......21

21

21

21

QTGG o ln+=Q

FnTEE o ln=

En forma practica este potencial no puede ser medida, sin embargo

puede ser referido respecto a un electrodo estndar al que se le ha

asignado una diferencia de potencial arbitrario, utilizando habitualmente

un Electrodo Normal de Hidrogeno(ENH, SHE), como valor de

referencia igual a 0.0 Volt.

*E [Volt] = Diferencia de potencial necesario para impartir 1 Julio de

energa a una carga de 1 coulomb. (1V = 1 J/C )

4 De esta forma, comparando la reactividad de distintas

semireacciones con los electrodos de referencia antes mencionados,

es posible obtener Series Electroqumicas, es decir, ordenaciones de

reacciones en funcin de potenciales adquiridos en combinacin

con el electrodo estndar. Estas series pretenden comparar la

reactividad relativa de los metales e iones y evaluar con ello la

posibilidad terica de una reaccin termodinmicamente favorecida

(espontnea) al acoplarlos. (Calculo de FEM, Ecelda o Potencial de

Celda o Voltaje de Celda)

El calculo de potencial de celda para una celda de tipo electroltica es idntico al caso anterior, siendo el resultado negativo, lo que implica una necesidad de efectuar trabajo sobre el sistema para obtener los productos deseados.

Este trabajo (mximo til) se puede calcular considerando que:

W = nFEext (1 W = 1 J/s)

Corriente (ampere y Tiempo) Cantidad de Carga (Coulomb) Moles de Electrones (Faraday) Moles de Sustancia Gramos de Sustancia.

El. Calcular los gramos de Al producidos por la electrolisis de AlCl3fundida, si se utiliza una corriente de 10 A durante 1 hora.