clase 19 electroquímica

7/25/2019 Clase 19 Electroqumica

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Fisicoqumica

Electroqumica


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Rama de la qumica que estudia la interconversin entre

la energa elctrica y la energa qumica.

ElectroqumicaElectroqumica

Trata del uso

De las reacciones qumicas

para producir electricidad

(pila)

De la electricidad para

producir reacciones qumicas

(electrlisis)


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Reacciones redox Reacciones espontneas

Pilas galvnicas o voltaicas:Pilas galvnicas o voltaicas: se utilizala energa liberada en una reaccin

qumica espontnea para generarelectricidad. Reacciones no espontneas

Electrlisis:Electrlisis: se utiliza energa elctricapara generar una reaccin qumica noespontnea.


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OX!O"RE!#$$O%

ELECTROQUIMICA

&nO'"( )e(*

+no( ,(

$u ( -g(

+no

( $u(*

+n(*( $u(*

$ual ser la uerzaque impulsa lareaccin en ciertadireccin/

En estas reacciones se produce transerencia de elec

+no +n(* ( * e" OX!-$O%

$u(*( *e" $uo RE!#$$O%


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PO!ER RE!#$0OR

E1E$0RO2#&$-

+n(* ( *e"+n3

)e(*( *e")e3

%i(*( *e"%i3

*,(( *e",*

$u(*( *e"$u3

-g(( e"-g3

Esta escala cualitativase establece e4perimentalment

5Es posible

obtener una escalacuantitativa quee4prese el poder

reductor/


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2#E O$#RRE $#-%!O #% &E0-1 6E6#&ER7E E% #%- 6O1#$O% !E 6#6

O%E6/

ELECTROQUIMICA

SE GENERA UNA DIFERENCIADE POTENCIAL ENTRE LA

SOLUCION Y EL METAL QUEDEPENDE DE LA TENDENCIA DEL

METAL A REDUCIRSE

E =

sol

Este potencial no se puedemedir experimentalmente en

forma aislada

ELECTROQUIMICA


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MINIMAS HERRAMIENTASELECTROQUIMICA

1e8de O9m

i ;aamperio? coulombio=segcarga :

@coulombio A.@3Bues

@ )arada8 BC'BA coulombios

Trabao el!ctrico

De ; 4 q


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Pias!o"aicas#

C$%&'a() & *n 's) C$ 's) & *n%& 'a()E *n se oxidaE C$%&se red$ce #

La ener+,a de a reacci-n se .ierde co/o

caor# Si 0ace/os ($e as reacciones deoxidaci-n 1 red$cci-n se .rod$2can enreci.ien"es se.arados3 .ode/os $sar e

caor de reacci-n .ara 0acer $n "ra4a5oe6c"rico#


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TERMO"I#$MICA "E %I%TEMA%TERMO"I#$MICA "E %I%TEMA%ELECTROQU&MICO%' (ILA% )AL*$#ICA%'ELECTROQU&MICO%' (ILA% )AL*$#ICA%'

%istemas electroqumicos+Aqullos en los que ocurrenreacciones de transferencia de electrones.

Zn !u"Zn" !uZn

!u"

#$%"&

Zn"

!u

Reaccin por contacto directo.As no es un dispositivo 'til para generar

corriente elctrica.

(ila electroqumica Dispositivo en el que se produce unacorriente elctrica (fluo de e&a travs de un circuito) gracias auna reaccin espont*nea ,pila -al./nica o .oltaica0o en quese utili+a corriente elctrica para llevar a ca,o una reaccin

qumica no espont*nea ,c!lula electroltica0.


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Es($e/a .ara a se.aracion de a+en"e oxidan"e 1de a+en"e red$c"or en $na reacci-n redox

-gente o4idanteaceptor de electronesF

-gente reductordonor de electronesF

alambre


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F$5o deeec"rones

6e vuelve negativocuando llegan los

6e vuelve positivocuando salen los

E 7$5o de iones /an"iene a


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E 7$5o de iones /an"iene aeec"rone$"raidad

1os ionesdeben Guir

E .$en"e saino con"iene $n eec"roi"o 8$er"e


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E .$en"e saino con"iene $n eec"roi"o 8$er"econcen"rado

Puentesalino

E disco .oroso .er/i"e e 7$5o de


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E disco .oroso .er/i"e e 7$5o deiones

!iscoporoso

P1- !EE1E$0RO2#&$-


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P1- !E!-%E11

E1E$0RO2#&$-

!onsta de dos semiceldas.

-na con un electrodo de !u en

una disolucin de !u#$%

$tra con un electrodo de Znen una disolucin de Zn#$%.

st*n unidas por un puente salino

que evita que se acumulen cargas

del mismo signo en cada

semicelda. ntre los dos electrodos se genera

una diferencia de potencial que se

puede medir con un voltmetro.

Celda Galvnica


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Celda Galvnica

19.2

Reaccin redoxespontnea

oxidacin

nodo

Reduccin

ctodo

Voltmetro

Ctodo

de co!re

"nodo

de #inc$uentesalino

%olucinde Cu%&'

%olucinde (n%&'

)l (inc se oxidaa (n2*en el nodo

)l Cu2*se reducea Cu en el ctodo

Reaccin neta

+apones de

al,odn

(n-s(n2*-ac * 2e/

(n-s * Cu2*-ac (n2*-ac * Cu-s

2e/* Cu2*-ac Cu-s


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Re.resen"aci-n es($e/9"icade $na .ia

La .ia an"erior se re.resen"ar,a:;nodo P$en"e saino C9"odo

*n 's) *nSO< 'a() C$SO< 'a() C$ 's)

HnodoHnodose e!a a ca4o a o4idacin:o4idacin: *n *n%& & % e #

$todo$todose e!a a ca4o a reduccin:reduccin: C$%&& % e C$#


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F$er2a eec"ro/o"ri2 de a.ia '8e/)

E '>): /ide ca.acidad de a reacci-n .ara/o!er os eec"rones en e circ$i"o#

En as .ias sie/.re E ? @ ># Pia cons$/ida : E @ >#

Se /ide con !o",/e"ros eec"r-nicos# Para Danie 'B*n%& 1 BC$%& = M)E = # > '8e/ es"andar o nor/a)#

Condiciones es"andar: eec"roi"os M 1 +ases a

a"/#


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F$er2a eec"ro/o"ri2: 8e/

La 8$er2a eec"ro/o"ri2 de a .ia '8e/) es adi8erencia de .o"encia en"re s$s eec"rodos/edida a circ$i"o a4ier"o 'sin ($e circ$ecorrien"e .or a /is/a)#

Se /ide $sando $n circ$i"o .o"encio/6"rico# Se /ide con !o",/e"ros eec"r-nicos de /$1

a"a i/.edancia 'resis"encia) de en"rada# C$ando circ$a corrien"e .or a .ia se

.rod$cen os 8en-/enos de .oari2aci-n#


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1UER2A ELECTROMOTRI2 "E LA% (ILA%'1UER2A ELECTROMOTRI2 "E LA% (ILA%'(OTE#CIALE% "E ELECTRO"O'(OTE#CIALE% "E ELECTRO"O'

/a corriente elctrica fluye de,ido a una diferencia de potencial entre

los dos electrodos0 llamada fuer3a electromotri3(fem0 ).

(&) ()

-nidades voltios (1)

2 3 4elec3 q

5uer+a impulsora

2

q 3 n 5 6 5 3 78%9: !mol&;

) 4 n 1


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Mic5ael 1arada6(; 0=Reaccin no espont*nea 2 @ ? < 0 (la reaccin espont*nea ser* la inversa)=quili,rio 2 3 ? = 0 (no se produce energa elctrica6 la pila se a agotado)

n condiciones est*ndar 2B 3 n 5 B(!oncentraciones de los iones 3 ; C)

B es una propiedad intensi.a

Po"encia de eec"rodo


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Po"encia de eec"rodoes"andar

Gran can"idad de .ias es"andar ($e .$eden

ar/arse '1 8e/s es"andar .ara /edir)# Pensa/os a cada eec"rodo 0aciendo $na

con"ri4$ci-n carac"er,s"ica a a .ia: E@# E@: sie/.re se escri4en en a 8or/a de red$cci-n# E@/ide a 8$er2a ($e "iene a se/ireacci-n de

eec"rodo .ara a"raer 0acia si e 7$5o deeec"rones#E@= E@'c9"odo) E@'9nodo)

*n 's) *nSO< 'M) C$SO< 'M) C$ 's)E@= E@'C$%&3C$) E@'*n%&3*n) = 3 >

ELECTROQUIMICA


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ELECTRODO NORMAL DE HIDROGENOELECTRODO NORMAL DE HIDROGENOQ

Eec"rodo : P"

Gas H%a a"/

BH&= M

Te/.era"$ra : %@C

CONDICIONES

NORMALES OSTANDARD

E3 potencial normal 3 ;

Pt=,*@atmF=,(@&F

*,(( *e",*

!E0ER&%-$O% !E PO0E%$-1E6 %OR&-1E6


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!E0ER&%-$O% !E PO0E%$-1E6 %OR&-1E6

E3 E$ " E-

+nsF +n *(@&F , (@&F , *g@Nmol-29A @

n -9?D M>VNmolln K8

8.2D V

nln KEcell

8.D92 V

nlo, KE

cell

)spontaneidad de las reacciones redox


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19.'

&currir la si,uiente reaccin en orma espontnea a2DC i OF 2 P M OCd2 P 1 M7


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2DC si OFe2*P 8 . M6 OCd2*P 8 .1 M7Fe2*-aq* Cd -s Fe -s* Cd2*-aq

2e/* Fe2* 2FeCd Cd2** 2e/&xidacin :

Reduccin :n8 2

E

0

8 /.'' ; -/.'E08 /.' V

E08 EFe /Fe E!d /!d0 0

2+ 2+

/ .2D Vn ln "EE8

/.2D V

2ln/.' VE8

.1.

E8 .15

EQ )spontnea

19.D

ELECTRODO PLATA CLORURO DE PLATAE1E$0RO2#&$-


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ELECTRODO PLATACLORURO DE PLATA

-g(( e" -g3

-g(( $l" -g$l

Jps >-g(

?>$l"

?

>-g(? Jps=>$l"?

E E3( R0=) ln >-g(?

E E3( R0=) ln Jps=>$l"?-g=-g$l=$l"cF

ELECTRODO FERRICOFERROSOE1E$0RO2#&$-


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ELECTRODO FERRICOFERROSO

)e(A( e" )e(*

Pt =)e(A c@F=)e(*c*F

E E3( R0=n) ln >)e(A?=>)e(*?

ELECTRODOS DE REFERENCIAE1E$0RO2#&$-


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ELECTRODOS DE REFERENCIA

$-1O&E1

Pt=,g< ,g*$l*< $lJsatF

En la prcticaconviene usar

este elctrodo enlugar del electrodo

normal de 9idrgeno

,g=,g*$l*=$l$alomel

,g=,g*$l*=$l$alomel

P1-6 !E $O%$E%0R-$O%

E1E$0RO2#&$-


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P1-6 !E $O%$E%0R-$O%

$O%0R-%6POR0E

,(

$l"

c@K c*

PILAS DE CONCENTRACIONE1E$0RO2#&$-


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6%0R-%6POR0E

E E-g$l< -g


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=

=

+=

;

"

?

;

"?

ln

?

ln

c

c

%

&'

c

c

%

&'

-g=-g%OAc@F == -g%OAc*F=-g c@Kc*

$todo : -g(c*F ( @e L -g

-nodo: -g L -g(

c@F ( @e

Reaccin neta:

-g%OAc*F L -g%OAc@F

Electrlisis


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=a electrlisis es el proceso en el cual se usa laener,a elctrica para provocar reacciones qumicas

no espontneas .

Aplicaciones de la electrlisis

6e utiliza industrialmente para obtener

metales a partir de sales de dic9os metalesutilizando la electricidad como uente deenerga.6e llama galvanoplastia al proceso derecubrir un obMeto metlico con una capa Nna

de otro metal:

EMemplo:EMemplo: +n*(( * e+n cincadoF

Eec"r-isis de NaC


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*%a ( $l* * %a$l

es espontnea 8a que E3$l*=*$lF E3%a(=%aF

1a reaccin contraria ser no espontnea:

* %a$l * %a ( $l*6i quisiramos armar la pila: RedRed. ctodoF:. ctodoF: * %a(aqF ( *e * %a sF

O4id.O4id. nodoF:nodoF: *$laqF $l*gF ( *e Epila Ecatodo Enodo *


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ind$s"ria

$todo : * %a(lF ( *e* %a lF

Hnodo : *$llF $l*gF ( *e

Reaccin global : * %a$llF * %alF ( $l*

Electrlisis del agua


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$todo : ',(( 'e"*,*

Hnodo : *,*O O*( 'e"( ',(

Reaccin global : *,*O O*( *,*

1e8es de )arada8 de laelectrlisisF


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electrlisisF@." 1a masa de un elemento determinado depositado en unaelectrlisis es independiente de la composicin qumica delelectrolito< siempre que el elemento actQe con el mismo

nQmero de o4idacin.

*."1as masas de distintos elementos depositados en unmismo circuito electroltico son directamenteproporcionales a sus equivalentes qumicos.

A."1a cantidad masaF de un elemento determinadodepositada en una celda electroltica dependee4clusivamente de la cantidad de electricidad que 9acirculado por ella 8 es directamenteproporcional a la misma.

= =

?@@ 7 =>?@@eq atM I t M I tm g

n e

A(LICACI9#+ (ILA% BATER&A%'A(LICACI9#+ (ILA% BATER&A%'


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Hila seca

Patera de plomo

Patera de nquel&cadmio

!eldas de com,usti,le

Pateras primarias.

Pateras secundarias

Pateras de fluo y celdas de com,usti,le.

Pateras

emplos

Ceda .ri/aria: .rod$ce eec"ricidad de os


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Ceda .ri/aria: .rod$ce eec"ricidad de osco/.$es"os ($,/icos ($e es"9n seados den"ro deea c$ando se 8a4rica# No .$ede ser recar+ada#C$ando a reacci-n de a ceda 0a acan2ado e

e($ii4rio3 se descar"a# E5#: Pia seca# Inicia/en"e da3> .ero cae a @3 > c$ando se e/.ie2an aac$/$ar os .rod$c"os den"ro de ea#

Ceda sec$ndaria: de4e ser recar+ada an"es de ser$sada# Pias recar+a4es# En e .roceso de car+a3 a8$en"e ex"erna de eec"ricidad "e/.oraria/en"ere!ier"e a reacci-n es.on"9nea de a .ia 1 sees"a4ece $na /e2ca de reac"i!os en noe($ii4rio#Des.$6s de a car+a3 a ceda .$ede n$e!a/en"e.rod$cir eec"ricidad /ien"ras a reacci-n "ransc$rrees.on"anea/en"e a e($ii4rio 'e5#: ac$/$ador deP43 .ia NiCd)

Ceda de 7$5o o de co/4$s"i4e: en "odo /o/en"o se

s$/inis"ra ex"erna/en"e os eec"roi"os ($e secons$/en en a reacci-n#

s($e/a e a ce a e a a er a e . o/o ac os$8$rico


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6olucinde

,*6O

'

7rilla de PbnodoF

PbO*depositadosobre grilla dePbctodoF

)luMo de e"

Una .ia secaco/n

barra de


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barra degraNto

ctodoF

-nodo de +nPasta de &nO*

clase 19 electroquímica

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