electroquÍmica. 1.reacciones Óxido - reducción 1.reacciones Óxido - reducción. zn 2+ / zn° cr...

ELECTROQUÍMICAELECTROQUÍMICA

1.1. Reacciones Óxido - ReducciónReacciones Óxido - Reducción.

ZnZn2+2+ / Zn° / Zn°

CrCr22OO772–2– / Cr / Cr3+3+

MnOMnO44––

pH < 7,00pH < 7,00

pH > 7,00 pH > 7,00

ZnZn2+2+ + 2e + 2e–– Zn°Zn°

6e6e–– + + 14H14H++ + Cr + Cr22OO772–2– 2Cr2Cr3+3+ + + 7H7H22OO

5e5e–– + 8H + 8H++ + MnO + MnO44–– MnMn2+2+ + 4H + 4H22OO

3e3e–– + 2H + 2H22O + MnOO + MnO44–– MnOMnO2(s)2(s) + 4OH + 4OH––

ZnZn2+2+ / Zn° / Zn°

ZnZn2+2+ + 2e + 2e–– Zn°Zn°

Zn°/ ZnZn°/ Zn2+2+ (1,0 M) / (1,0 M) /

CuCu2+2+ / Cu° / Cu°

CuCu2+2+ + 2e + 2e–– Cu°Cu°

Cu°/ CuCu°/ Cu2+2+ (1,0 M) / (1,0 M) /

PbSOPbSO44 / Pb° / Pb°

PbSOPbSO4(s)4(s) + 2e + 2e–– Pb° + SOPb° + SO442–2–

Pb° / PbSOPb° / PbSO4(s)4(s) / SO / SO442–2– (1.0M) / (1.0M) /

MnOMnO44––

5e5e–– + 8H + 8H++ + MnO + MnO44–– MnMn2+2+ + 4H + 4H22OO

Metal / MnOMetal / MnO44–– (1,0 M) / Mn (1,0 M) / Mn2+2+ (1.0M) / (1.0M) /

HH++ / H / H22

2e2e–– + 2H + 2H++ HH2(g)2(g)

Pt / HPt / H++ (1,0 M) , H (1,0 M) , H22 (1.0 atm) / (1.0 atm) /

E.N.H.E.N.H.

V334,0EEEE o

Cu/CuENHCu/Cumedido 22

V766,0EEEE o

Zn/ZnENHZn/Znmedido 22

0,000 V

0,000 V

dRe .A neOxi .A Condiciones Normales: T:298,15K, P = 1,0 atm., Concentración de iones 1,0M

Zn° + Cu2+ Cu° + Zn2+

2.2. Celdas ElectroquímicasCeldas Electroquímicas.

Zn°/ ZnZn°/ Zn2+2+ (1,0 M) // Cu (1,0 M) // Cu2+2+ (1,0M)/Cu° (1,0M)/Cu°

Por convención, la FEM se Por convención, la FEM se expresa como:expresa como:

EEooceldacelda = E = Eoo

redred – E – Eoooxioxi o o

EEooceldacelda = E = Eoo

catódocatódo – E – Eooánodoánodo

donde: donde:

EEooredred = Electrodo en el que se = Electrodo en el que se

realiza la reducción.realiza la reducción.EEoo

oxioxi = Electrodo en el que se = Electrodo en el que se

realiza la oxidación.realiza la oxidación.

Eo

Cu2+ Cu°

Zn2+ Zn°

)EE()EE(EEE ENHZn/ZnENHCu/Cu

o

Zn/Zn

o

Cu/CuCelda

o2222

V100.1)766.0(334.0E Celdao

Si T = 298,15 K y F = 96500 C (cont. Faraday)Si T = 298,15 K y F = 96500 C (cont. Faraday)

3.3. Relación E vs. Concentración.Relación E vs. Concentración.

Ecuación de NernstEcuación de Nernst

]dRe.A[]Oxi.A[

lnnFRT

EE o

dRe .A neOxi .A

]dRe.A[]Oxi.A[

logn06,0

EE o

]Zn[]Cu[

lnF2

RT)EE(E 2

2o

Zn/Zn

o

Cu/Cucelda o2o2

Zn° + Cu2+ Cu° + Zn2+

Zn° + Cu2+ Cu° + Zn2+ Ecelda = 0,00 V

]Cu[]Zn[

K 2

2

c

oCeldaE

coCelda K ln

F2RT

E

]Mln[mF

RTEEE m

2o

M/MM/Mred o2

m2

o2

m2

]Mln[nFRT

EEE n1

o

M/MM/Moxi o1

n1

o1

n1

nm ]M[ lnnFRT

]M[ lnmFRT

)EE(E n1

m2

o

M/M

o

M/Mc o1

n1

o2

m2

Eo

M2m+ M2°

M1n+ M1°

nM2m+ + mM1° nM2° + mM1

n+

oCeldaE

EECeldaCelda = E = Eredred – E – Eoxioxi

nM2m+ + mM1° nM2° + mM1

n+ EEceldacelda = 0 = 0

nm2

mn1

eq ]M[]M[

K

eqoCelda K ln

F)nm(RT

E

4.4. ELECTROLISIS.ELECTROLISIS.• Es el proceso por el cual la corriente eléctrica continua provoca una Es el proceso por el cual la corriente eléctrica continua provoca una

reacción química rédox no espontánea. reacción química rédox no espontánea.

• La corriente eléctrica puede ser aplicada a través de un Galvanostato La corriente eléctrica puede ser aplicada a través de un Galvanostato

o bien, obtenida al aplicar una diferencia de potencial mediante un o bien, obtenida al aplicar una diferencia de potencial mediante un

Potenciostato.Potenciostato.

• La electrolisis puede efectuarse en un medio de electrolito obtenido La electrolisis puede efectuarse en un medio de electrolito obtenido

por la fusión de sales iónicas o por la disolución de estas en un por la fusión de sales iónicas o por la disolución de estas en un

solvente adecuado, normalmente agua.solvente adecuado, normalmente agua.

11ra.ra. ley ley::El peso de una sustancia producida en la electrólisis por una El peso de una sustancia producida en la electrólisis por una reacción anódica ó catódica es directamente proporcional a la reacción anódica ó catódica es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que pasa por la cuba electrolíticacantidad de electricidad que pasa por la cuba electrolítica..

22da.da. ley ley::Los pesos de diferentes sustancias producidas por la misma Los pesos de diferentes sustancias producidas por la misma cantidad de electricidad son proporcionales a los pesos cantidad de electricidad son proporcionales a los pesos equivalentes de las mismasequivalentes de las mismas..

Leyes de Faraday.Leyes de Faraday.

molsA

96500molC

96500F

A.P o M.Pg

molC

Fn)C(Q

)s(t)A(i)C(Q

sustanciae

OO2(g)2(g) + 4H + 4H++(aq)(aq) + 4e + 4e–– 2H 2H22OO(l)(l)

2Fe(s) + O2Fe(s) + O2(g)2(g) + 4H + 4H++(aq)(aq) + 4e + 4e–– 2Fe 2Fe2+2+ + 2H + 2H22OO(l)(l)

2Fe2Fe2+2+(aq)(aq) + O + O2(g)2(g) + (4+2x)H + (4+2x)H22OO(l)(l) 2Fe 2Fe22OO33xHxH22O + 8HO + 8H++ (aq)(aq)

5.5. CORROSIÓN.CORROSIÓN.