pilas electroliticas
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PILAS ELECTROQUIMICAS CELDAS GALVNICAS Y CELDAS ELECTROLTICAS
TERMODINMICA DE SISTEMAS ELECTROQUMICOS. PILAS GALVNICAS.Sistemas electroqumicos: Aqullos en los que ocurren reacciones de transferencia de electrones.Zn Cu
Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu
Cu2+ SO42-
Zn2+
Reaccin por contacto directo. As no es un dispositivo til para generar corriente elctrica.
Pila electroqumica: Dispositivo en el que se produce una corriente elctrica (flujo de e- a travs de un circuito) gracias a una reaccin espontnea (pila galvnica o voltaica) o en que se utiliza corriente elctrica para llevar a cabo una reaccin qumica no espontnea (clula electroltica).
Luigi Galvani(1737-1798)
Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta(1745-1827)
el siguiente
se llama
Pila Daniely cuyo funcionamiento es el siguiente
que tiene las siguientes particularidades
En un recipiente se sumerge una lmina de cinc en una disolucin de sulfato de cinc.
En otro recipiente se sumerge una lmina de cobre (II) en una disolucin de sulfato de cobre (II).
Al unirse los dos electrodos por un hilo conductoren el nodo (electrodo -) en el ctodo (electrodo +) los e- cedidos por el Zn circulan por el hilo conductor hasta el ctodo
Se produce la oxidacin del cinc: Zn Zn2+ + 2 e-
Se produce la reduccin del Cu: Cu2+ + 2 e- Cu Y desaparece el sulfato de cobre (II) y se deposita en el ctodo de cobre.as para la pila Daniel a 298 K y 1 atm y concentracin 1 M
Con lo que se va disolviendo el electrodo de cinc.
producen entonces
Una diferencia de potencial, que al medirse en un voltmetro da una fuerza electromotriz (f.e.m.)
La f.e.m. vale 1,10 V.
Para representar simblicamente una pila, se utiliza la siguiente notacin llamada diagrama de pila Indica un cambio de fase Indica un puente salino A la izquierda del puente salino se sita el nodo y a la derecha el ctodo.as para la pila de Zn (s) ZnSO (aq) CuSO (aq) Cu (s) 4 4 Daniell
nodo
Ctodo
a veces slo se indican los iones
Zn (s) Zn2+ (aq) nodo
Cu2+ (aq) Cu (s) Ctodo
otras pilas pueden ser
otras veces se indican las concentraciones iniciales
Zn (s) Zn2+ (0,1 M) Cu2+ (0,1 M) Cu (s) nodo Ctodo
Fe (s) Fe2+ (aq) Cu2+ (aq) Cu (s) nodo Ctodo
Al (s) Al3+ (aq) Cd2+ (aq) Cd (s) nodo Ctodo
FUERZA ELECTROMOTRIZ DE UNA PILAEs la suma de las variaciones de potencial que se producen en los dos electrodos.o sea
V V ctodo f.e.m pila V nodo
pero
No puede medirse el potencial de un electrodo aislado.por ello se establece un electrodo de referencia que es
El electrodo estndar de hidrgeno. Ver Libro pag: 317. Se burbujea una corriente de H2 a 1 atm a travs de una disolucin de un cido con una concentracin de protones 1 M a la T de 298 K.es un electrodo de gases en el que
Como ctodo: se produce una reduccin y la semirreaccin es:puede actuar
H+ + 1 e-
H2 E red = 0,0 V
Como nodo: tiene lugar una oxidacin y la semirreaccin es: H2 H+ + 1 e- E oxid = 0,0 V
y esto le ocurre a la mayora de los electrodos de forma que y su relacin es
En unas pilas actan como ctodo reducindose y genera un potencial de reduccin: Ered.
Eoxid = -Ered
En otras pilas acta como nodo oxidndose y genera un potencial de oxidacin: Eoxid.
INTERPRETACIN Y USO DE LAS TABLAS DE POTENCIALES ESTNDAR DE REDUCCINPremisa bsica
Al combinar una pareja de electrodos, el de mayor potencial de reduccin acta como ctodo (semirreaccin de reduccin), y el de menor potencial como nodo (semirreaccin de oxidacin).ejemplo: tenemos como datos los potenciales de reduccin de las siguientes parejas
NO3-/NO (+0,96 V) Al3+/Al (-1,66 V)nodo (oxidacin): Al Al3+ + 3 e-
semirreacciones
Ctodo (reduccin): NO3- + 4 H+ + 3 e- NO + 2 H2O
Epila = Ered-ctodo + Eoxid-nodo = 0,96 + 1,66 = 2,62 V
f.e.m. de la pila
A mayor valor de potencial de reduccin estndar de un electrodo mayor es la tendencia a reducirse y por tanto mayor es su poder oxidante.
El electrodo MnO4-/MnO2 (+1,67 V) es ms oxidante que el electrodo Cr2O72/Cr3+ (1,33 V).
A menor valor de potencial de reduccin estndar de un electrodo mayor es la tendencia a oxidarse y por tanto mayor es su poder reductor.
El electrodo Li+/Li (-3,05 V) es ms reductor que el electrodo Zn2+/Zn (-0,76).
ESPONTANEIDAD DE LAS REACCIONES REDOXSabemos que si G < 0 el proceso es espontneo.se puede relacionar G y E de forma que
G=-nEF
Si Ereaccin > 0 G < 0 reaccin espontnea Si Ereaccin < 0 G > 0 no es espontnea
por tanto
ELECTROLISIS. LEYES DE FARADAYLa electrolisis tiene lugar en las cubas electrolticas.como sabemos en ellas que son
Recipientes que contienen un electrolito con dos electrodos: nodo y ctodo. Los electrodos se conectan a una fuente de corriente continua; el nodo es el polo positivo y el ctodo el negativo .
Se transforma energa elctrica en energa qumica.o sea
esquema
Proceso inverso al que se da en una clula, celda o pila galvnica.
el estudio cuantitativo de la electrolisis se debe a
Faradayquien dedujo
Primera Ley: la cantidad de sustancia que se oxida o se reduce en un electrodo es proporcional a la cantidad de electricidad que la atraviesa (Q).
Segunda ley: la cantidad de electricidad necesaria (Q) para liberar un equivalente de cualquier sustancia es de 96 500 C, o sea, 1 Faraday (F).
combinando ambas leyes obtenemosQ It F 96 500
n de equivalentes depositados
teniendo en cuenta que
I intensidad de corriente en Amperios t tiempo en segundos
n de equivalent es
m (g) Meq (g)