Aelectroqumica1794
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Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 11
ElectroquímicaElectroquímica
Prof. Jorge GarcíaProf. Jorge GarcíaQuímica General e InorgánicaQuímica General e Inorgánica
UNNOBAUNNOBA
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 22
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.
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 33
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
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 44
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-
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 55
Proceso redox (Zn +CuProceso redox (Zn +Cu2+2+→ Zn→ Zn2+ 2+ +Cu)+Cu)
Zn
CuSO4
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 66
Proceso redox (Zn +CuProceso redox (Zn +Cu2+2+→ Zn→ Zn2+ 2+ +Cu)+Cu)
Depósito de cobre sobre la lámina de zinc.
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 77
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.
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 88
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)
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 99
Celda GalvánicaCelda Galvánica
Puente salinoCobre
(cátodo)
Zinc
(ánodo)
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1010
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.
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1111
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
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1212
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
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1313
Electrodo normal de HidrógenoElectrodo normal de Hidrógeno
Eº = 0,00V
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1414
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1515
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)
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1616
PilasPilas
Aislante
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1717
PilasPilas
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1818
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
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1919
EspontaneidadEspontaneidad
ΔΔGºGº KK E celdaE celda EspontaneidadEspontaneidad
NegativoNegativo >1>1 PositivoPositivo SíSí
00 11 00 EquilibrioEquilibrio
PositivoPositivo >1>1 NegativoNegativo NoNo
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 2020
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.
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 2121
Electrólisis del cloruro de sodio fundidoElectrólisis del cloruro de sodio fundido
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 2222
Electrólisis del aguaElectrólisis del agua
Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 2323
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