Presentación Electroquimica

Clase Electroquímica FCA-UNER

1. Química General FCA - UNER Tema: Electroquímica Electrolisis P ila o celda galvánica

2. 2 ELECTROQUÍMICA Parte de la química que trata del uso de las reacciones químicas para producir electricidad y el uso de la electricidad para producir cambios químicos. Estudia la conversión entre la energía eléctrica y la energía química. Quimica General FCA - UNER

3. 3 Los procesos electroquímicos son reacciones redox en las cuales la energía liberada por una reacción espontánea se convierte en electricidad . También la energía eléctrica puede aprovecharse para provocar una reacción química no espontánea. Quimica General FCA - UNER Reacciones redox se caracterizan por ser procesos de intercambio de electrones

4. 4 ¿Qué significa REDOX? RED OX REDUCCIÓN OXIDACIÓN e - Reacciones redox : son aquellas en las cuales una o más de las sustancias intervinientes modifica su estado de oxidación. En la mayoría de las aplicaciones, el sistema reaccionante está contenido en una celda electroquímica.

5. 5 Cuando una sustancia pierde electrones , aumenta la carga positiva de un átomo de la sustancia se dice que la sustancia se ha oxidado. La oxidación supone una pérdida de electrones. Cuando una sustancia gana electrones , disminuye la carga de un átomo de la sustancia, se dice que se ha reducido . La reducción supone una ganancia de electrones. Concepto de oxidación-reducción Quimica General FCA - UNER

6. 6 Las sustancias con capacidad para ganar o perder electrones pueden pasar de la una forma oxidada a una reducida o viceversa REACCIÓN DE OXIDACIÓN – REDUCCIÓN (REDOX) M + M e - REDUCCIÓN OXIDACIÓN e - X X - e - REDUCCIÓN OXIDACIÓN e - Forma oxidada es la que posee menos electrones Forma reducida es la que posee más electrones La forma reducida pierde electrones y se oxida , pasa a la forma oxidada La forma oxidada gana electrones y se reduce , pasa a la forma reducida Quimica General FCA - UNER

7. 7 Quimica General FCA - UNER Procesos redox espontáneos Pilas electroquímicas

8. 8 ¿QUÉ SON LAS PILAS? Sobre la superficie de un metal, en un “medio”, se crea un campo eléctrico . - - - - - - - - + + + + + + + + Cuanto mayor es el campo eléctrico creado, mayor tendencia tienen los iones del metal a abandonarlo. Quimica General FCA - UNER

9. No se comporta igual el zinc en agua, que en una disolución de iones Cu 2+ El Zn se polariza. Sus iones, Zn 2+ , abandonan el metal. Sobre la barra cargada negativamente se depositan los iones Cu 2+ Química General FCA - UNER

10. 10 Cuando la energía que se libera en una reacción redox espontánea se emplea para llevar a cabo un trabajo eléctrico: Tenemos una pila e - Quimica General FCA - UNER

11. Quimica General FCA - UNER 11 Diagrama de celda es una forma simbólica de describir los componentes de una celda Cátodo Ánodo Voltímetro 1,00M Cu(NO 3 ) 2 (aq) 1,00 M Zn(NO 3 ) 2 (aq) Flujo de electrones Puente salino El ánodo se escribe a la izquierda; y el c átodo s e escribe a la derecha . El límite entre dos fases se representa con el símbolo |. El límite entre las hemiceldas ( normalmente es un puente salino ) se denota con el símbolo ||.

12. 12 e- Zn Cu Zn 2+ Zn Pierde electrones Se oxida (le hace ganar al otro electrones y le reduce el valor de su carga) Es el reductor Cu 2+ Gana electrones Se reduce (le hace perder al otro electrones y le aumenta el valor de su carga) Es el oxidante _ + Cu 2+ + + e- e- e- e- electrodos ANODO CATODO Puente salino (intercambio iones) Sobre el se da la reacción de oxidación Sobre el se da la reacción de reducción Quimica General FCA - UNER

13. 13 Para saber en que sentido se producirá espontáneamente un proceso redox , se mide la diferencia de potencial entre los dos electrodos. Potenciales de electrodo - Electrodo de referencia Química General FCA - UNER La diferencia de potencial eléctrico, entre el ánodo y el cátodo se mide experimentalmente con un voltímetro, y la lectura en voltios es el voltaje de la celda . A esta diferencia de potencial llamamos: Fuerza electromotriz de una celda Se calcula del siguiente modo : E pila = E cátodo - E ánodo

14. Quimica General FCA - UNER El electrodo tomado como referencia es el normal de hidrogeno Arbitrariamente se asigna el valor cero a este electrodo y se puede usar para determinar los potenciales relativos de otros electrodos. CONSISTE EN: un alambre de platino (Pt) conectado a una hoja de platino cubierta de platino finamente dividido. Está encerrado en un tubo de vidrio de modo que burbujea H 2 (g) sobre el platino con una presión parcial de 1 atm en una disolución de HCl 1 M a 25°C (condiciones estándar).

15. Quimica General FCA - UNER 15 Se arma la siguiente celda galvánica: Zn(s) | Zn 2+ (1 M) || H + (1 M) | H 2 (1 atm ) | Pt Experimentalmente se comprueba que el electrodo de Zn es el ánodo y el ENH es el cátodo. Zn(s)  Zn 2+ ( ac ) +2e- 2H + ( ac ) +2e-  H 2 (g) Reacción global: Zn(s) + 2H + ( ac )  Zn 2+ ( ac ) + H 2 (g); ΔE° = 0,76V. Como el potencial del ENH es por convención igual a cero, el potencial medido representa el potencial de la hemicelda de Zn (s)  Zn 2+ ( ac ) +2e- E° Zn /Zn2+ = 0,76V Determinación del E° de la hemicelda de Zn Comprobar potenciales en: https ://salvadorhurtado.wikispaces.com/file/view/electroq.swf

16. 16 Y si lo relacionamos con la Termodinamica ….??? La energía libre de Gibbs mide la espontaneidad de un proceso El potencial de un sistema o de un semisistema mide la espontaneidad de una reacción redox ¿La relación entre ellas? D G= - nFE Espontaneidad de los procesos redox ,  G Quimica General FCA - UNER

17. 17 D G= - nFE n es el número de electrones intercambiados F es la constante de Faraday (cantidad de carga eléctrica de un mol de electrones) 96.500 culombios/ mol e - Tanto n como F son valores positivos Un valor de potencial positivo Valor de energía libre negativo PROCESO ESPONTANEO Quimica General FCA - UNER

18. Bibliografía: WHITTEN – DAVIS – PECK Química General.. Editorial Mc Graw Hill. 5° edición . 1999. - CHANG. RAYMOND Química. Editorial Mc Graw Hill. 9° edición. 2006. - PETRUCCI – HAWOOD – HERRING Química General Ed. Prentice Hall , 8Va Edición 2003 - ATKINS.Química . Editorial Omega. 3° edición. 1998 . Sitios de internet recomendados: (disponibles: 10-11-2015) http ://www.fisica-quimica-secundaria-bachillerato.es/animaciones-flash-interactivas/quimica/pila_daniell.htm https://salvadorhurtado.wikispaces.com/file/view/electroq.swf http://www.ciens.ucv.ve/eqsol/Electroquimica/Libros/celdas%20galvanicas.pdf Quimica General FCA - UNER 18