OXIRREDUCCIÓN Y ELECTROQUÍMICA Prof. Sandra González CHEM 204.

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1 OXIRREDUCCIÓN Y ELECTROQUÍMICA Prof. Sandra González CHEM 204

2 REACCIÓN DE OXIRREDUCCIÓN Reacción donde se transfieren electrones Una de las especies pierde o dona uno o más electrones. A esta especie se le conoce como agente reductor, y se dice que se “oxida”. La otra especie acepta o gana uno o más electrones y se le conoce como agente oxidante. Se dice que esta especie se “reduce”.

3 Números de oxidación Reglas: –Todo elemento en su estado elemental se le asigna un número de oxidación de “0” Ej: Na (S) –Todo ion monoatómico se la asignará número de oxidación igual a su carga Ej. Ca 2+ : # ox. = +2 N 3- : # ox. = -3

4 Números de oxidación Reglas (cont.) –En compuestos binarios (formados por elementos distintos) se le asigna # de ox. al átomo más electronegativo igual a la carga que llevaría en un compuesto iónico simple. Ej. CO 2 : En CaO, oxígeno tiene carga (-2), así que se le asigna # de ox. Igual a –2 en el compuesto CO 2.

5 Números de oxidación Reglas (cont.) –La suma de los números de oxidación de los elementos que forman un compuesto neutral suman a cero, y en un ion poliatómico suman a la carga del ion. Ej. # 1: CO 2 : (# ox. C) + 2(-2) = 0 # ox. C = +4 Ej. # 2: PCl 3 (# ox. P) + 3 (-1) = 0 # ox. P = +3 Ej. # 3: MnO 4 - : (# ox. Mn) + 4(-2) = -1 # ox. Mn = -1 + 8 # ox. Mn = +7

6 Números de oxidación Reglas (cont.) –H siempre tendrá # ox.= +1, excepto en hidruros, donde será igual a -1( Ej. CaH 2 ) –Oxígeno siempre tendrá # ox. = -2, excepto en peróxidos donde será igual a –1 (Ej. H 2 O 2 )

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8 Balanceo de reacciones de oxirreducción sencillas I 2 O 5 (s) + CO (g) I 2 (s) + CO 2 (g) Paso 1: Asignar #’s de ox. A cada elemento (+5) (-2) (+2) (-2) (0) (+4) (-2) I 2 O 5 (s) + CO (g) I 2 (s) + CO 2 (g) Paso 2: Dividir en medias reacciones I 2 O 5 (s) I 2 (s) CO (g) CO 2 (g)

9 Balanceo de reacciones de oxirreducción sencillas Paso 3: Balanceo (+5) (0) Media reacción I 2 O 5 (s) + 10 e - I 2 (s) de reducción (+2) (+4) Media reacción[CO (g) CO 2 (g) + 2 e - ] x 5 de oxidación 5 CO (g) 5 CO 2 (g) + 10 e -

10 Balanceo de reacciones de oxirreducción sencillas Paso 4: Suma de medias reacciones I 2 O 5 (s) + 5 CO (g) I 2 (s) + 5 CO 2 (g)

11 Balanceo en medio ácido

12 Balanceo en medio básico

13 Electroquímica Una celda voltaica es una dispositivo donde la transferencia de electrones, en una reacción de oxirreducción espontánea, ocurre a través de un camino externo en vez de ocurrir directamente entre los reactivos. En la siguiente figura podemos observar un ejemplo de una celda voltaica.

14 SIMULACIÓN DE CELDA GALVÁNICA http://www.youtube.com/watch?v=A0VU soeT9aM&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=nNG5P MlHSoA&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=MYoj9 N-qvX0&NR=1

15 Celda Voltaica La celda voltaica consta de dos compartimientos. Cada compartimiento tiene un electrodo. Los electrodos son pedazos de metal conectados por un circuito externo. Cada electrodo está sumergido en una solución. Estas soluciones, por lo general, contienen el catión del metal del electrodo. En el compartimiento izquierdo de la celda, por convención, ocurre el proceso de oxidación. El electrodo pierde electrones y se oxida, formando el catión, el cual queda solvatado en la solución. Como en este proceso se liberan electrones, se le asigna un signo negativo a este electrodo y se le llama ánodo.

16 Celda Voltaica o Galvánica

17 Celda Voltaica Los electrones pasan a través del circuito externo hasta el electrodo del lado derecho. La especie catiónica en solución gana estos electrones, por lo que se reduce. Al reducirse, se convierte en metal sólido, el cual queda pegado a la superficie del electrodo. Al electrodo de la derecha, se le conoce como cátodo, y se le asigna signo positivo. Para que las soluciones mantengan su neutralidad, se introduce un puente salino, el cual contiene una sal disuelta que no interviene en la reacción.

18 Celda Voltaica A medida que aumentan los cationes en el compartimiento izquierdo, fluyen aniones del puente salino para neutralizarlos. Por otro lado, a medida que disminuyen los cationes en el compartimiento derecho, fluyen cationes del puente salino para neutralizar el exceso de aniones en ese compartimiento. ¿Por qué ocurre este proceso en forma espontánea? Los electrones en cada uno de los metales que forman los electrodos de una celda, contienen una energía potencial dada. La diferencia en energía potencial de los electrones de cada electrodo es la fuerza motriz que hace que los electrones fluyan a través del circuito externo desde el ánodo hacia el cátodo.

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20 Celda Voltaica Para calcular la diferencia en potencial de la celda (diferencia entre los potenciales de cada electrodo se requiere conocer el potencial de reducción de cada media reacción: E 0 celda = E cátodo - E ánodo, donde ambos potenciales son de reducción. Tomando un electrodo como referencia, y asignándole un potencial de reducción de cero (0.00 V), se puede determinar el potencial de reducción del otro electrodo de la celda. De esta manera se puede comparar los potenciales de los electrodos y ordenarlos por fortaleza como agente oxidante ( o como agente reductor, si utilizamos los potenciales de oxidación). Esto se conoce como una serie de actividad.

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22 Hagamos ejercicios…