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)
BateríasElectroobtención
de minerales
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
Para extraer energía eléctrica, los electrodos deben estar en ambientes separados
ánodo y cátodo resultan conectados por un cable
se requiere un electrolito que actúe como “puente”
entre los electrodos
permite flujo de electrones
mantiene neutro el ambiente alrededor de
electrodos
CELDA DE DANIELL
Experimento desarrollado para extraer electricidad
Cátodo
( ) ( )4
s acCu CuSO
ÁnodoElectrolito
( ) ( )4s acZn ZnSO
2 4Na SO
( ) ( )2 2ac sCu e Cu ( ) ( )
2 2s acZn Zn e
2e-
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
POTENCIAL STANDARD
Fuerza que mueve electrones desde el ánodo al cátodo
º º ºox redE E E
el valor final debe ser positivo para que la reacción ocurra espontáneamente
Predicción de reaccionesEn 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
al no poder medir valores absolutos, se asigna un valor neutro arbitrario a una reacción
el potencial de 0 volt se asignó a la reacción entre hidrógeno y platino
Electrodo Standard de Hidrógenootras reacciones se comparan con esta
POTENCIAL DE REDUCCIÓN
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
2
2
2 º 0,132 2 2 º 0,80
2 2 º 0,93
s ac
ac s
s ac ac s
Pb Pb e E VAg e Ag E V
Pb Ag Pb Ag E V
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
• Em una pila Galvánica: ∆Eº > 0
• Em una Pila electrolítica: ∆Eº ≤ 0
Reeeesumiendo lo anterrriorrr…
CELDA LECLANCHÉ
Corresponde al uso mas frecuente asociado a las celdas galvánicas
pila común pila alcalina pila de mercurio
( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
2
2 4 2 3 3 2
Ánodo: 2
Cátodo: 2 2 2 2
s ac
s ac s ac l
Zn Zn e
MnO NH e Mn O NH H O
CELDA LECLANCHÉCorresponde al uso mas frecuente asociado a las celdas galvánicas
pila común pila alcalina pila de mercurio
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
2
2 2 2 3
Ánodo: 2 2
Cátodo: 2 2 2
s ac s l
s l s ac
Zn OH ZnO H O e
MnO H O e Mn O OH
reemplaza electrolito ácido por uno alcalino
resiste corrosión y conduce electrones mejor
CELDA LECLANCHÉ
Corresponde al uso mas frecuente asociado a las celdas galvánicas
pila común pila alcalina pila de mercurio
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
2
2
Ánodo: 2 2
Cátodo: 2 2
s ac s l
s l l ac
Zn OH ZnO H O e
HgO H O e Hg OH
CELDA ELECTROLÍTICA
Corresponde al opuesto de la celda galvánica
Corriente eléctrica permite llevar a cabo reacción no espontánea
Celda Galvánica
Cambio químico libera energía eléctrica
Celda Electrolítica
Energía eléctrica permite cambio químico
ΔGΔG ΔEºΔEº
(-) (+) (+) (-)
SÍNTESIS
Electroquímica
ΔEº = (+)
ΔEº = (-)
ΔEº = (0)
Proceso No Espontáneo
Proceso Espontáneo
Celda Electrolítica
Celda Galvánica
Celda Inerte
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