CAPITULO III

1.- ¿Qué es potencial?

Es una variación espacial tanto del potencial eléctrico como de la concentración de sustancia a través de una membrana. Ambos componentes son frecuentemente debidos a los gradientes iónicos (especialmente gradientes de protones), y de ellos puede resultar un tipo de energía potencial disponible para la realización de las distintas actividades

2.- ¿Cómo se mide el potencial?

El potencial teórico puede ser medido a través de la ecuación de nerds, en un desarrollo experimental se puede utilizar la ayuda del voltímetro o multímetro

3.-Para que se emplea la ecuación de Nerds

La ecuación de Nernst se utiliza para calcular el potencial de reducción de un electrodo fuera de las condiciones estándar (concentración 1 M, presión de 1 atm, temperatura de 298 K ó 25 ºC). Se llama así en honor al científico alemán Walther Nernst, que fue quien la formuló.

Dónde:

E es el potencial corregido del electrodo.

E el potencial en condiciones estándar (los potenciales se encuentran tabulados para diferentes reacciones de reducción).

R la constante de los gases.

T la temperatura absoluta (escala Kelvin).

n la cantidad de electrones que participan en la reacción.

F la constante de Faraday (aproximadamente 96500 C/mol).

Ln(Q) es el logaritmo neperiano de Q que es el cociente de reacción.

Así para la reacción a*A + b*B → c*C + d*D, la expresión de Q es:

4.- ¿Cuál es el electrodo estándar y descríbalo?

Electrodo de referencia estándar de hidrógeno

Para que los valores de potenciales relativos de electrodo tengan aplicación amplia y sean de utilidad, se emplea una semi celda de referencia frente a la cual se comparan todas las demás. Un electrodo como éste debe ser fácil de fabricar, ser reversible y sumamente reproducible. El Electrodo estándar de hidrógeno (EEH), a pesar de que tiene una utilidad práctica limitada, se ha empleado en todo el mundo durante muchos años como electrodo de referencia universal. Es un electrodo de gas común.

Descripción:

Un electrodo estándar de hidrógeno también llamado electrodo normal de hidrógeno es un electrodo redox que forma la base de la tabla estándar de potenciales de electrodos. Su potencial absoluto se estima en 4.40 ± 0.02 V a 25 °C, pero para realizar una base de comparación con cualquier otra reacción electrolítica, el potencial electrolítico del hidrógeno (E0) se fija como 0 en todas las temperaturas.1

Los potenciales de cualquier otro electrodo se comparan con el estándar a la misma temperatura.

El electrodo de hidrógeno se basa en la semi celda redox:

2H+(aq) + 2e- → H2(g)

Esta reacción de oxidación-reducción ocurre en un electrodo de platino.

El electrodo es sumergido en una solución ácida y se bombea hidrógeno gaseoso a través de el. La concentración de formas oxidadas y reducidas se mantiene como una unidad. Esto implica que la presión de hidrógeno gaseoso es igual a 1 bar y la concentración de hidrógeno en la solución es 1 mol.

La ecuación de Nernst debe desarrollarse así para el caso del electrodo estándar:

o

donde:

aH+ es la actividad de los iones de hidrógeno, aH+=fH

+ CH+ /C0

pH2 es la presión parcial del hidrógeno gaseoso , en pascales, Pa R es la constante universal de los gases ideales T es la temperatura, en Kelvin. F es la constante de Faraday (carga por mol de electrones), igual a

9.6485309*104 C mol-1

p0 es la presión estándar 105 en Pa

5.-Escriba la ecuación se emplea para calcular el potencial de media celda para el electrodo de aluminio que tiene concentración de iones dada por ejemplo x.

Ecelda = Ereducción - Eoxidación

6.-Calcular el potencial de media celda para el electrodo de hidrógeno de pH igual a 2.5 y 11 (Respuestas para cada caso)

7.-Calcular el potencial de media celda para el electrodo de oxígeno con una presión igual a 1.5 y 8 atmósferas. (Respuestas para cada caso).

8.-El Diagrama de Pourbaix para que sirve.

Es la representación gráfica de las reacciones electroquímicas un estado de equilibrio en función del pH y el voltaje

9.-Indique las zonas que tiene el Diagrama de Pourbaix

10.-A qué actividad en el Diagrama de Pourbaix se inicia la corrosión.

II Zona de reducción

alcalina

III Zona de oxidante acida

I Zona de reducción

acida

IV Zona de oxidante alcalina

11.-Las líneas (a) y (b) en.los Diagramas de Pourbaix que zona representa e indique que zona es por encima de la línea (b) y por debajo de la línea (a).

12.-En el Diagrama de Pourbaix Sistema Agua - Hierro:

a) Escriba la reacción que corresponde a la línea (b)b) Cuál es el potencial estándar para la reacción (b)c) Escriba la reacción que corresponde a la línea (a)d) Cuál es el potencial, estándar para la reacción (a)e) Escriba la reacción general y señale la línea de equilibrio de la corrosión

del hierro en medio alcalino.f) ¿Qué medio favorece la disolución de hierro? ¿Aireado ó des aireado?

.. ___g) Escriba la reacción general y señalé la línea de equilibrio de la corrosión

del hierro en medio ácido. .h) ¿Qué medio favorece la reacción? ¿Aireado ó des aireado?i) Escriba la reacción general y señale. la línea de equilibrio entre el hierro

y su estado pasivo.j) ¿ Qué ocurre con el hierro (permanece en estado inmune, se corroe ó se pasiva) cuándo se le

pone en contacto con:

13. Se desea seleccionar uno de tres materiales (Al, Cu. Y Cr) para fabricar un elemento expuesto a condiciones corrosivas, para cada uno de los casos siguientes (Ver Tabla). Use los diagramas de Pourbaix

Caso Potencial PH Situación del elemento1er. -1 1

0Inmune

2do. 2 5 Pasivado3er. 0 4 Pasivado4to. -1 7 Inmune.

14.- Indique la diferencia entre la serie electromotriz y la serie galvánica y para que se emplea cada una de ellas

LA SERIE GALVÁNICA (o serie electropotential) determina el grado de nobleza o inercia química de los metales y semimetales. A la inversa, dicha serie mide la tendencia de dichos materiales para sufrir corrosión. Cuando dos metales están sumergidos en un electrolito, a la vez que están conectados eléctricamente, el menos noble (base) experimentará una corrosión galvánica. . La velocidad de corrosión galvánica se determina por el electrolito y la diferencia en la nobleza, que se puede apreciar en esta serie. La diferencia de nobleza se puede cuantificar a partir de la diferencia de sus potenciales de corrosión.La reacción galvánica entre dos metales es una reacción redox y es el principio en que se basan las pilas.

SERIE ELECTROMOTRIZ Una tabulación en la cual, varias sustancias, tales como metales o elementos, son listadas de acuerdo a su reactividad química o potencial estándar de electrodo. Usualmente son ordenados de acuerdo al aumento del potencial estándar. Para los metales, el orden indica la tendencia a reducir espontáneamente a los iones de cualquier otro metal ubicado por debajo.

Sirve para recubrir metales y hacerlos mas resistentes a la corrosion.

15 Describa corno es un electrodo de referencia.

Un electrodo de referencia es un metal puro con sus mismos iones y su potencial no debe variar con el tiempo

pH = 3 PH = 10 PH = 14Agua aireadaAgua des aireada

16.- ¿Qué electrodos de referencia existen y para que se emplean cada uno de ellos?

3.2.1 A Electrodos de referencia

El electrodo de referencia, en Potenciometría, es el electrodo de una celda galvánica

cuyo potencial es constante; de esta forma la fem de la celda refleja sólo la respuesta a la

analita del electrodo indicador.

El electrodo de referencia ideal tiene un potencial que se conoce con exactitud y es

constante y totalmente insensible a la composición de la disolución del analito. Además, este

electrodo debe ser resistente, fácil de montar y mantener un potencial constante al paso de

pequeñas corrientes.