ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

10/04/23 11:11

11

ELECTROQUÍMICAELECTROQUÍMICA

TransparenciasTransparencias

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

10/04/23 11:11

22

CONCEPTOS PREVIOSCONCEPTOS PREVIOS

• REDUCTOR: reduce a otra sustancia. El se REDUCTOR: reduce a otra sustancia. El se oxidaoxida

• OXIDANTE: oxida a otra sustancia. El se OXIDANTE: oxida a otra sustancia. El se reducereduce

• Reacción espontánea: Reacción espontánea: G < 0G < 0• Reacción espontánea en un proceso Reacción espontánea en un proceso

REDOX: se produce cuando existe REDOX: se produce cuando existe transferencia espontánea de electrones transferencia espontánea de electrones del reductor al oxidante.del reductor al oxidante.

ww

w.p

r ofe

s or j

ano.o

r g -

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. in

fow

ww

. pro

fes o

rjano. o

rg -

ww

w.p

r of e

sor j

ano.c

om

- w

ww

.pro

f eso

r jano.in

f o

10/04/23 11:11

33

EJEMPLO REDOX ESPONTÁNEAEJEMPLO REDOX ESPONTÁNEA

• 2 Ag2 Ag++(aq)(aq) + Cu + Cu (s)(s) 2 Ag 2 Ag (s)(s) + Cu + Cu2+2+ (aq)(aq)

• Se produce energía disipada en calor.Se produce energía disipada en calor.• Pero si se controla el proceso de transferencia Pero si se controla el proceso de transferencia

de electrones se puede conseguir de electrones se puede conseguir corriente corriente eléctricaeléctrica..

La disolución adquiere un color azul debido a la formación del ion complejo Cu(H2O)4

2+

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

10/04/23 11:11

44

PILAS GALVÁNICASPILAS GALVÁNICAS

La obtención de corriente La obtención de corriente eléctrica gracias a las eléctrica gracias a las reacciones químicasreacciones químicas

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

55

PILAS GALVÁNICAS (1)PILAS GALVÁNICAS (1)

• ¿Cómo controlar el tránsito de electrones?¿Cómo controlar el tránsito de electrones?1.1. Separando las dos semirreacciones, en Separando las dos semirreacciones, en

recipientes separados. recipientes separados. ELECTRODOSELECTRODOS..

2.2. Uniéndolos mediante un cable en un Uniéndolos mediante un cable en un CIRCUITO EXTERNOCIRCUITO EXTERNO

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

66

PILAS GALVÁNICAS (2)PILAS GALVÁNICAS (2)

• ANODOANODO: se produce la oxidación. Al perder : se produce la oxidación. Al perder electrones queda cargado negativamente.electrones queda cargado negativamente.

• CÁTODOCÁTODO: se produce la reducción. Al tomar : se produce la reducción. Al tomar electrones queda cargado positivamente.electrones queda cargado positivamente.

ANOXRegla nemotécnica

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

10/04/23 11:11

77

PILAS GALVÁNICAS PILAS GALVÁNICAS (3)(3)

• CÁTODO: reducción 2 Ag+(aq) + 2e 2 Ag (s)

• ÁNODO: oxidación Cu (s) Cu2+(aq) + 2e

• Global: 2 Ag+(aq) + Cu (s) Cu2+

(aq) +2 Ag (s)

La energía generada en la reacción espontánea producida en una pila galvánica se manifiesta como energía eléctrica.

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

88

EQUILIBRIO DE CARGAS EN EQUILIBRIO DE CARGAS EN UNA PILAUNA PILA

• Los electrones se acumulan en la barra de CuLos electrones se acumulan en la barra de Cu– NegativaNegativa– ÁnodoÁnodo

• Por el circuito externo se dirigen hacia el Por el circuito externo se dirigen hacia el cátodo donde son tomadas por los Agcátodo donde son tomadas por los Ag++..

• ¡¡ATENCIÓN!! La disolución anódica queda ¡¡ATENCIÓN!! La disolución anódica queda cargada (+) y la catódica (-) y esto impediría cargada (+) y la catódica (-) y esto impediría el flujo de electrones.el flujo de electrones.

• Solución: Solución: PUENTE SALINOPUENTE SALINO..NOTA: aunque un elemento pierda electrones, éstos nunca van a la disolución. ¡NUNCA HAY ELECTRONES LIBRES EN UNA DISOLUCIÓN!

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

10/04/23 11:11

99

PUENTE SALINOPUENTE SALINO

• Para evitar el desequilibrio de cargas. Para evitar el desequilibrio de cargas. Se busca la neutralidad eléctrica.Se busca la neutralidad eléctrica.

• Iones (-) : difunden hacia el ánodo.Iones (-) : difunden hacia el ánodo.• Iones (+) difunden hacia el cátodo.Iones (+) difunden hacia el cátodo.

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

1010

CONVENIO SOBRE ESQUEMA DE CONVENIO SOBRE ESQUEMA DE PILASPILAS

• La semirreacción de oxidación se La semirreacción de oxidación se escribe a la izquierda con las especies escribe a la izquierda con las especies separadas por una barra vertical (separadas por una barra vertical ())

• La semirreacción de reducción se La semirreacción de reducción se escribe, de igual forma, a la derecha.escribe, de igual forma, a la derecha.

• Ambos procesos se separan con una Ambos procesos se separan con una doble barra (doble barra ( ))

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

10/04/23 11:11

1111

ANÁLISIS CUANTITATIVOANÁLISIS CUANTITATIVO

Potencial de electrodo - F.EM. Potencial de electrodo - F.EM. (fuerza electromotriz de una (fuerza electromotriz de una

pila)pila)

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

1212

FUERZA ELECTROMOTRIZ DE FUERZA ELECTROMOTRIZ DE UNA PILAUNA PILA

• Def. es la fuerza electromotriz suministrada por la pila galvánica.Def. es la fuerza electromotriz suministrada por la pila galvánica.

• La f.e.m. de un electrodo depende de las concentraciones de las La f.e.m. de un electrodo depende de las concentraciones de las sustancias.sustancias.

• Fuerza electromotriz estándar o normal EFuerza electromotriz estándar o normal Eoo de una pila o de una pila o electrodo:electrodo:– Concentración de iones 1 M.Concentración de iones 1 M.– Presión de los gases 1 atm.Presión de los gases 1 atm.– Temperatura: 25Temperatura: 25ooCC

f.e.m. = potencial cátodo - potencial ánodo

E pila = E cátodo - E ánodo

Eo pila = Eo cátodo - Eo ánodo

ww

w.p

r ofe

s or j

ano.o

r g -

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. in

fow

ww

. pro

fes o

rjano. o

rg -

ww

w.p

r of e

sor j

ano.c

om

- w

ww

.pro

f eso

r jano.in

f o

10/04/23 11:11

1313

IMPOSIBILIDAD DE MEDIR LA IMPOSIBILIDAD DE MEDIR LA f.e.m. DE UN ELECTRODOf.e.m. DE UN ELECTRODO

• EL ELECTRODO DE HEL ELECTRODO DE H– No se pude medir Eo de No se pude medir Eo de

un modo absoluto.un modo absoluto.– Se hace en relación con Se hace en relación con

otro cuando forma una otro cuando forma una pilapila

– Se toma como estándar Se toma como estándar el de Hel de H22

• Electrodo de platinoElectrodo de platino

• Burbujro de HBurbujro de H22 (1 atm.) (1 atm.)

• [H[H++] = 1 M] = 1 M• Se le asigna el valor de Se le asigna el valor de

0’00 v.0’00 v.

2 H+ (aq; 1M) + 2 e H2 (1 atm) ; Eo H+/H2 = 0’0 v a 25oC

ww

w.p

r ofe

s or j

ano.o

r g -

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. in

fow

ww

. pro

fes o

rjano. o

rg -

ww

w.p

r of e

sor j

ano.c

om

- w

ww

.pro

f eso

r jano.in

f o

1414

MEDIADA DEL POTENCIAL MEDIADA DEL POTENCIAL RELATIVO DE ELECTRODORELATIVO DE ELECTRODO

• El voltímetro mide el potencial del El voltímetro mide el potencial del electrodo de cobre, pues el de hidrógeno electrodo de cobre, pues el de hidrógeno es cero.es cero.

• El valor es: + 0’34 vEl valor es: + 0’34 v

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

1515

SIGNIFICADO DEL SIGNIFICADO DEL POTENCIAL DE ELECTRODOPOTENCIAL DE ELECTRODO

• Indica la tendencia de que se produzca en el Indica la tendencia de que se produzca en el electrodo una reducción.electrodo una reducción.

• Por eso se le llama también POTENCIAL DE Por eso se le llama también POTENCIAL DE REDUCCIÓN.REDUCCIÓN.

• A mayor potencial de reducción. Mayor A mayor potencial de reducción. Mayor tendencia a reducirse (es más oxidante y tendencia a reducirse (es más oxidante y menos reductor)menos reductor)

• Cuanto más negativo sea el potencial de Cuanto más negativo sea el potencial de reducción de un electrodo, más reductor será. reducción de un electrodo, más reductor será. (por lo tanto el se oxidará)(por lo tanto el se oxidará)

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

1616

PODER DE REDUCCIÓN DE UN ELECTRODO. PODER DE REDUCCIÓN DE UN ELECTRODO. SIGNIFICADO FÍSICO (1)SIGNIFICADO FÍSICO (1)

• Para el electrodo de cobre:Para el electrodo de cobre:

• 0’34 V = E0’34 V = Eoo pila = E pila = Eoo Cu - E Cu - Eoo H H22 = E = Eoo Cu = 0’43 > 0 Cu = 0’43 > 0

CÁTODO (red.) Cu2+ (aq) + 2e Cu (s)

ÁNODO (ex) H2 (g) 2 H+ (aq) + 2e

Cu2+ (aq) + H2 (g) Cu (s) + 2 H+ (aq)

El electrodo de cobre tiene más tendencia a reducirse que el de hidrógeno.

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

1717

PODER DE REDUCCIÓN DE UN ELECTRODO. PODER DE REDUCCIÓN DE UN ELECTRODO. SIGNIFICADO FÍSICO (2)SIGNIFICADO FÍSICO (2)

• Para el electrodo de cadmio:Para el electrodo de cadmio:

• 0’40 V = E0’40 V = Eoo pila = E pila = Eoo H H22 - E - Eoo Cd= - E Cd= - Eoo Cd = -0’40 < 0 Cd = -0’40 < 0

CÁTODO (red.) 2 H+ (aq) + 2 e H2 (g)

ÁNODO (ex) Cd (s) Cd2+ (aq) + 2e

2 H+ (aq) + Cd (s) Cd2+ (aq) + H2 (g)

El electrodo de cadmio tiene menos tendencia a reducirse que el de hidrógeno.

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

1818

SIGNIFICADO DEL SIGNIFICADO DEL POTENCIAL DE ELECTRODOPOTENCIAL DE ELECTRODO

• Indica la tendencia de que se produzca en el Indica la tendencia de que se produzca en el electrodo una reducción.electrodo una reducción.

• Por eso se le llama también POTENCIAL DE Por eso se le llama también POTENCIAL DE REDUCCIÓN.REDUCCIÓN.

• A mayor potencial de reducción. Mayor A mayor potencial de reducción. Mayor tendencia a reducirse (es más oxidante y tendencia a reducirse (es más oxidante y menos reductor)menos reductor)

• Cuanto más negativo sea el potencial de Cuanto más negativo sea el potencial de reducción de un electrodo, más reductor será. reducción de un electrodo, más reductor será. (por lo tanto el se oxidará)(por lo tanto el se oxidará)

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

10/04/23 11:11

1919

PREDICCIÓN DE PREDICCIÓN DE REACCIONES REDOXREACCIONES REDOX

Una pila siempre tiene que Una pila siempre tiene que tener f.e.m. positivatener f.e.m. positiva

ww

w.p

r ofe

s or j

ano.o

r g -

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. in

fow

ww

. pro

fes o

rjano. o

rg -

ww

w.p

r of e

sor j

ano.c

om

- w

ww

.pro

f eso

r jano.in

f o

2020

TABLA DE TABLA DE POTENCIALESPOTENCIALES

A mayor potencial de reducción, más oxidante es. Mide el desplazamiento del equilibrio a la derecha

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

2121

ESTUDIO DE TABLA DE ESTUDIO DE TABLA DE POTENCIALESPOTENCIALES

• Par oxidante-reductor conjugado:Par oxidante-reductor conjugado:– Difieren en “n” electronesDifieren en “n” electrones

– MnOMnO44-- (oxidante) / Mn (oxidante) / Mn2+2+ (reductor) (reductor)

• El mejor oxidante sería el FEl mejor oxidante sería el F22 y el peor el Li. y el peor el Li.

• AuAu3+3+: oxidante fuerte (pues E: oxidante fuerte (pues Eoo ). Equilibrio ). Equilibrio desplazado a la derecha. Au será un desplazado a la derecha. Au será un reductor débil.reductor débil.

• MgMg2+2+: será un oxidante débil pues (pues E: será un oxidante débil pues (pues Eoo ) . El Mg será un reductor fuerte.) . El Mg será un reductor fuerte.

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

2222

¿CUANDO SE FORMA UNA PILA?¿CUANDO SE FORMA UNA PILA?

• Cuando el proceso es espontáneo, es decir, Cuando el proceso es espontáneo, es decir, cuando Ecuando Eoo pila > 0 pila > 0

• Ejemplo: ZnEjemplo: Zn2+2+ (aq)(aq) + Sn + Sn(s)(s) Zn Zn(s)(s) + Sn + Sn2+2+ (aq)(aq) E Eoo pila = E pila = Eoo ca´t - E ca´t - Eoo án = E án = Eoo Zn - E Zn - Eoo Sn Sn = = -0’76 - (-0’14) = - 0’62 v.= = -0’76 - (-0’14) = - 0’62 v.

• No forma pila pues el cinc es más reductor No forma pila pues el cinc es más reductor que el estaño. Como se observa su fem es que el estaño. Como se observa su fem es negativo. Debería ser:negativo. Debería ser:

• ZnZn(s)(s) + Sn + Sn2+2+ (aq)(aq) Zn Zn2+2+ (aq)(aq) + Sn + Sn(s)(s)

ww

w.p

r ofe

s or j

ano.o

r g -

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. in

fow

ww

. pro

fes o

rjano. o

rg -

ww

w.p

r of e

sor j

ano.c

om

- w

ww

.pro

f eso

r jano.in

f o

10/04/23 11:11

2323

Ejercicio resuelto : 259Ejercicio resuelto : 259

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

10/04/23 11:11

2424

PILA DANIELLPILA DANIELLAMPLIACIÓNAMPLIACIÓN 11

ww

w.p

r ofe

s or j

ano.o

r g -

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. in

fow

ww

. pro

fes o

rjano. o

rg -

ww

w.p

r of e

sor j

ano.c

om

- w

ww

.pro

f eso

r jano.in

f o

10/04/23 11:11

2525

PILA DANIELLPILA DANIELL

• ÁNODO: barra de ÁNODO: barra de Zn en ZnSOZn en ZnSO44

• CÁTODO: barra de CÁTODO: barra de Cu en CuSOCu en CuSO44

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

10/04/23 11:11

2626

INFLUENCIA DE LA INFLUENCIA DE LA CONCENTRACIÓN EN LA F.E.M. CONCENTRACIÓN EN LA F.E.M.

DE UNA PILA. DE UNA PILA. ECUACIÓN DE NERNSTECUACIÓN DE NERNST

AMPLIACIÓN 2AMPLIACIÓN 2

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

10/04/23 11:11

2727

INFLUENCIA DE LA [] EN INFLUENCIA DE LA [] EN FEMFEM

• P.ej.: ZnP.ej.: Zn(s)(s) Zn Zn2+2+ (1M) (1M) CuCu2+2+ (1M) (1M) Cu Cu(s)(s) E Eoo = 1’1v = 1’1v

• ¿Qué pasaría si se modificasen las [iones]¿Qué pasaría si se modificasen las [iones]

• Por le Chatelier, el aumento de uno o de otro Por le Chatelier, el aumento de uno o de otro desplazaría el equilibrio en un sentido o en otro, desplazaría el equilibrio en un sentido o en otro, modificándose el valor de Emodificándose el valor de Eoo (o (o oo))

• Si Si [Cu [Cu2+2+] o ] o [Zn [Zn2+2+] va a la derecha y ] va a la derecha y fem fem• Si Si [Cu [Cu2+2+] o ] o [Zn [Zn2+2+] va a la izquierda y ] va a la izquierda y fem fem

Zn(s) + Cu2+ Zn2+ + Cu

(s)

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

2828

ECUACIÓN DE NERNST (1)ECUACIÓN DE NERNST (1)

• Dada la ecuación aA + bB Dada la ecuación aA + bB cC + dD, cC + dD, se puede demostrar que:se puede demostrar que:

• Además: Además: G = -n . G = -n . . F y . F y GGoo = -n . = -n . oo . F . F

• Sustituyendo:Sustituyendo:

G G R T LnC D

A B

o

c d

a b

n F n F e R T Ln

C D

A B

o

c d

a b

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

10/04/23 11:11

2929

ECUACIÓN DE NERNST (2)ECUACIÓN DE NERNST (2)

• Operando:Operando:

• Como a 25oC R, T y F son constantes, y Como a 25oC R, T y F son constantes, y aplicando que Ln Q = 2’3 . Log Q:aplicando que Ln Q = 2’3 . Log Q:

o

c d

a b

R Tn F

LnC D

A B

o

c d

a bnLog

C D

A B

0 059' Que es la Que es la expresión de la expresión de la Ecuación de Ecuación de NernstNernst

ww

w. p

rofe

s orj

ano. o

rg -

-

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. info

- w

ww

.pr o

f eso

r jano.in

f o

3030

CÁLCULO DE Kc EN UNA CÁLCULO DE Kc EN UNA PILA GALVÁNICAPILA GALVÁNICA

• Cuando Q = Kc, se cumple que Cuando Q = Kc, se cumple que = 0. = 0. Entonces: Entonces:

o

c d

a b

oC C

n

nLog

C D

A B

nLogK K

o

0 0590

00 059

100 059

'

' '

ww

w.p

r ofe

s or j

ano.o

r g -

ww

w. p

rofe

s orj

ano. c

om

- w

ww

. pro

fes o

rjano. in

fow

ww

. pro

fes o

rjano. o

rg -

ww

w.p

r of e

sor j

ano.c

om

- w

ww

.pro

f eso

r jano.in

f o

3131

PROBLEMA RESUELTO Nº 6PROBLEMA RESUELTO Nº 6