Electroquímica

conceptos breves de electroquimica

1. Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 11
ElectroquímicaElectroquímica
Prof. Jorge GarcíaProf. Jorge García
Química General e InorgánicaQuímica General e Inorgánica
UNNOBAUNNOBA

2. Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 22
DefinicionesDefiniciones
Se 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.química
En 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.

3. 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

4. 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→ MgCl
2 2 + H+ H
22
Ecuación iónica:Ecuación iónica:
Mg + 2 HMg + 2 H
+ +
→ Mg→ Mg
2+2+
+ H + H
2 2
(Los Cl(Los Cl
--
son iones espectadores) son iones espectadores)
Semiecuación de reducción: 2 HSemiecuación de reducción: 2 H
+ +
+2e- → H+2e- → H
22
Semiecuación de oxidación: Mg → MgSemiecuación de oxidación: Mg → Mg
2+2+
+ 2e- + 2e-

5. Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 55
Proceso redox (Zn +CuProceso redox (Zn +Cu
2+2+
→ Zn→ Zn
2+ 2+
+Cu)+Cu)
Zn
CuSO
4

6. Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 66
Proceso redox (Zn +CuProceso redox (Zn +Cu
2+2+
→ Zn→ Zn
2+ 2+
+Cu)+Cu)
Depósito de cobre sobre
la lámina de zinc.

7. 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
CuCu
2+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.

8. Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 88
Celda galvánicaCelda galvánica
Cu
Zn
CuSO
4
ZnSO4
Los dos vasos
están
conectados en
la parte inferior
por una
membrana que
permite el
pasaje de
iones. (Puente
salino)

9. Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 99
Celda GalvánicaCelda Galvánica
Puente salino
Cobre
(cátodo)
Zinc
(ánodo)

10. 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.

11. Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1111
Diagrama de Diagrama de
pilapila
Para
esquematiza
r una pila se
comienza
por el ánodo
y se va
indicando
todas las
especies
químicas
presentes,
marcando
con barras
las
interfases.
Zn | Zn
2+
(aq, 1 M) | NaSO
4
(sat) | Cu
2+
| Cu

12. Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1212
Potencial estándar de electrodoPotencial estándar de electrodo
Cu
Zn
CuSO
4
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

13. Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1313
Electrodo normal de HidrógenoElectrodo normal de Hidrógeno
Eº = 0,00V

14. Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1414

15. 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(Eº
oxox = - Eº = - Eº
redred ) )
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)

16. Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1616
PilasPilas
Aislante

17. Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1717
PilasPilas

18. Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1818
Espontaneidad de las reacciones Espontaneidad de las reacciones
redoxredox
ΔΔG = wG = w
maxmax
En las celdas galvánicas, el wEn las celdas galvánicas, el w
elecelec = - q. = - q. ΔΔVV
1 F =96485 cou = q de 1 mol de e-1 F =96485 cou = q de 1 mol de e-
ww
elecelec = - n.F. E = - n.F. E
celdacelda
ΔΔG = - n.F. EG = - n.F. E
celdacelda
Y en condiciones estándar: Y en condiciones estándar: ΔΔGº = - n.F. EºGº = - n.F. Eº
celdacelda
Y como Y como ΔΔGº = - RTlnK, queda Gº = - RTlnK, queda
Eº
celda
= (RT/nF) . ln K = 0,06/n log K
E
celda
=Eº -0,06 log Q

19. Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 1919
EspontaneidadEspontaneidad
NoNegativo>1Positivo
Equilibrio010
SíPositivo>1Negativo
EspontaneidadE celdaKΔGº

20. 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.

21. Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 2121
Electrólisis del cloruro de sodio fundidoElectrólisis del cloruro de sodio fundido

22. Electroquímica. Jorge GarciaElectroquímica. Jorge Garcia 2222
Electrólisis del aguaElectrólisis del agua

23. 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 proporcional a la cantidad de corriente
que circula y al equivalente químico de que circula y al equivalente químico de
dicho elemento.dicho elemento.
m = Meq/F . q
m = Meq/96500 . I . T