Celdas

Celdas Electroquímicas

Se estudia una reacción total en equilibrio, comparando la tendencia química al evolucionar la reacción, con la diferencia de potencial aplicada. El proceso es reversible, esto es, se puede invertir su forma de evolución, mediante una variación infinitesimal de la diferencia aplicada o en las concentraciones de los reactivos.
El trabajo neto obtenido, cuando lareacción precede de esta forma compensada a P constante, es igual y de signo contrario a la variación de la energía libre de la reacción.

El sistema, o la pila, realiza un trabajo reversible (FEM) al transportar un determinado numero de electrones. Este trabajo es igual a la carga de (e- multiplicado por la diferencia de potencial que los ha empujado ((e-)E ó FE, donde F = 1 faraday = 96500coulombs/mol e-.
La pila al realizar este trabajo disminuye su energía libre
(G = - (.F. E

Sí n veces un número de Abogadro de e- interviene en la reacción, E será la misma pero la cantidad total de electricidad que fluye ahora es (F.

(G = - (.F. E
“A medida que laFem es más positiva mayor espontaneidad del proceso”

Unidades de la Fem: Voltios
¿Cómo se mide?
Con un circuito potenciométrico Evita la polarización de cargas, la cual ocasionaría un potencial adicional, que se desea evitar.

Partes de la pila

• Electrodo de oxidación (Ánodo, pérdida de electrones)
• Electrodo de reducción (Cátodo, ganancia de electrones)• Medio para la transferencia de carga

Fem = E oxidación + E reducción

En cada electrodo se realiza un trabajo Potencial de Electrodos

A medida que Eoxidación es más (+) Goxidación es más (-) “Mayor espontaneidad”.
A medida que Ereducción es más (+) Greducción es más (-) “Mayor espontaneidad”.

Ejemplo

Se dan los siguientes electrodos deoxidación:

A = -0.534 volts D = -2.35 volts
B = 0.321 volts E = -1.23 volts
C = 0.00 volts F = 1.467 volts

Sí ordenamos en forma creciente de espontaneidad, tenemos:

D(E(A(C(B(F

Tipos de Electrodos

1.- Electrodo de Gases: formado por un metal inerte sumergido en unasolución donde emerge un gas.
Ejemplo: electrodo de oxidación del hidrógeno
Pt/H2/H+ H2 2H+ + 2e-

Sí el electrodo fuese de reducción
Pt/H+/H2 2H+ + 2e- H2

2.- Electrodo de óxido-reducción : formado por un metal inerte sumergido en una solución, que contiene dos estados diferentes de oxidación de un elemento ó de una determinadaagrupación molecular.
• pastas sólidas con estados de oxidación diferentes, asociadas a las especies involucradas
Ejemplo
Pt/Fe+2,Fe+3 (oxidación)

Reacción: Fe+2 Fe+3 + 1e-

Pt/Fe+3, Fe+2 (reducción)

Reacción: Fe+3 + 1e- Fe+2

3.-Electrodo metal-ión metal: el electrodo metálico está sumergido en una disolución que contiene iones de este metal.Metal(no inerte) en solución de su ión metálico. El electrodo interviene en la reacción.
Ejemplo: electrodo de plata sumergido en solución de Nitrato de Plata
Ag/Ag+ (oxidación) Ag+/Ag (reducción)
Ag Ag+ +1e- Ag+ +1e- Ag

4.- Electrodo metal-sal insoluble: consiste en un metal en contacto con una salinsoluble del mismo, que a su vez está en contacto con una disolución, que contiene el anión de la sal. Generalmente se utilizan como electrodos de reducción.
Ejemplo: Ag/AgCl(S)/Cl-

AgCl(S)/Cl-/Ag

AgCl Ag+ + Cl-
Ag+ + 1e- Ag

El electrodo más utilizado es el electrodo de Calomelanos, el cual consiste en mercurio metálico en contacto con calomelanos Hg2Cl2 que a su...