(Óxido reducción) Electroquímica

APRENDIZAJES ESPERADOS Distinguir entre celdas galvánicas y electrolíticas. Describir los potenciales normales de reducción.

ELECTROQUÍMICA Implica la interrelación de fenómenos eléctricos y procesos químicos. Celda Galvánica Celda Electrolítica Produce corriente eléctrica (proceso espontáneo) Requiere corriente eléctrica (proceso no espontáneo) Electroobtención de minerales Baterías

Electrólisis La base del funcionamiento de una celda galvánica y una celda electrolítica esta en la electrólisis, en la cual una sustancia conductora de la corriente eléctrica (electrolito) es sometido a cambios químicos al hacer por ella una corriente continua mediante la introducción de electrodos

CELDA GALVÁNICA Corresponde a una reacción REDOX llevada a cabo entre dos electrodos Ánodo (Libera electrones) Cátodo (acepta electrones) Semireacción de oxidación Semireacción de reducción libera electrones captura electrones POLO NEGATIVO POLO POSITIVO

CELDA GALVÁNICA se requiere un electrolito que actúe como “puente” entre los electrodos mantiene neutro el ambiente alrededor de electrodos Para extraer energía eléctrica, los electrodos deben estar en ambientes separados ánodo y cátodo resultan conectados por un cable permite flujo de electrones

Experimento desarrollado para extraer electricidad CELDA DE DANIELL Experimento desarrollado para extraer electricidad Cátodo Electrolito Ánodo 2e-

CELDA DE DANIELL

Puente Salino Su finalidad es impedir la acumulación de carga neta em cualquiera de los dos vasos. Así los iones negativos pueden difundir al vaso em donde hay exceso de iones positivos y viceversa

Fuerza que mueve electrones desde el ánodo al cátodo POTENCIAL STANDARD Fuerza que mueve electrones desde el ánodo al cátodo el valor final debe ser positivo para que la reacción ocurra espontáneamente

Predicción de reacciones En toda reacción redox hay transferencia de electrones, lo cual produce una diferencia de potencial el que es medible. Por ejemplo: Em el caso de la pila de Daniell, los potenciales de reducción para el Cu y el Zn son respectivamente: Cu+2 + 2e ↔ Cu0 Eº = + 0,33 volts Zn+2 + 2e ↔ Znº Eº = - 0,76 volts Al sumar ambas semirreacciones se tiene Cu+2 + Znº ↔ Cu0 + Zn+2 ∆ Eº = 1,09 volts (Diferencia Neta de potencial) Nótese que el Zn tiene un potencial de reducción negativo, sin embargo al sumar este valor cambia a positivo . Esto se debe a que em la reacción , el Zn se oxida SRR Cu+2 + 2e ↔ Cu0 Eº = 0,33 volts SRO Znº ↔ Zn+2 + 2e Eº = 0,76 volts ______________ Valor total de potencial de reducción (Diferencia neta de potencial) ∆Eº = 1,09 volts A continuación se agrega una lista de potenciales de reducción ( a 25ºC, 1 atm y 1M)

POTENCIAL DE REDUCCIÓN

otras reacciones se comparan con esta Electrodo Standard de Hidrógeno POTENCIAL DE REDUCCIÓN al no poder medir valores absolutos, se asigna un valor neutro arbitrario a una reacción otras reacciones se comparan con esta Electrodo Standard de Hidrógeno el potencial de 0 volt se asignó a la reacción entre hidrógeno y platino

POTENCIAL DE REDUCCIÓN

POTENCIAL DE REDUCCIÓN

Para que sirve determinar ∆Eº (diferencia neta de potencial) La Diferencia neta de potencial asociada a una reacción redox puede ser mayor, menor o igual a cero Si ∆Eº > 0, entonces la reacción es espontánea de la reacción es de izquierda a derecha (flujo de electrones desde el ánodo hacia el cátodo) , característico de las celdas galvánicas. Si ∆Eº ‹ 0, Nos indica que la reacción ocurre de derecha a izquierda, o desde el cátodo hacia el ánodo, por lo tanto es una reacción que requiere energía externa para que ocurra ( Proceso no espontáneo). Este tipo de reacciones corresponde a procesos electrolíticos ∆Eº = 0, la reacción no es espontánea y que em cualquier sentido que se le desee dar a dicha reacción se debe aplicar energía eléctrica. También puede ser utilizada em sistemas electrolíticos

Reeeesumiendo lo anterrriorrr… Em una pila Galvánica: ∆Eº > 0 Em una Pila electrolítica: ∆Eº ≤ 0

Corresponde al uso mas frecuente asociado a las celdas galvánicas CELDA LECLANCHÉ Corresponde al uso mas frecuente asociado a las celdas galvánicas pila común pila alcalina pila de mercurio

CELDA LECLANCHÉ Corresponde al uso mas frecuente asociado a las celdas galvánicas pila común pila alcalina pila de mercurio reemplaza electrolito ácido por uno alcalino resiste corrosión y conduce electrones mejor

Corresponde al uso mas frecuente asociado a las celdas galvánicas CELDA LECLANCHÉ Corresponde al uso mas frecuente asociado a las celdas galvánicas pila común pila alcalina pila de mercurio

CELDA ELECTROLÍTICA Corriente eléctrica permite llevar a cabo reacción no espontánea Corresponde al opuesto de la celda galvánica Celda Galvánica Cambio químico libera energía eléctrica Celda Electrolítica Energía eléctrica permite cambio químico ΔG ΔEº ΔG ΔEº (-) (+) (+) (-)

CELDA ELECTROLÍTICA

CELDA ELECTROLÍTICA

SÍNTESIS Proceso No Espontáneo Celda Electrolítica ΔEº = (+) Electroquímica ΔEº = (0) Celda Inerte Proceso Espontáneo Celda Galvánica ΔEº = (-)

Ejercicio Calcular el potencial de la siguiente reacción RedoX Cdº + Sn+2 → Snº + Cd+2 Siendo los potenciales de reducción: Cd+2 + 2e ↔ Cdº Eº = -0,403 v Sn+2 + 2e ↔ Snº Eº = -0,136 v Es espontánea o no???