Com207 20electroquimica20pilas20y20celdas 100715131839 Phpapp02

Celdas Galvánicas y Electrolíticas

Reacciones de óxido-reducción
Reacciones en las cuales una o más de las
sustancias intervinientes modifica su estado de
oxidación.
Znº(s) + Cu+2 (ac) → Zn2+ (ac) + Cuº (s)
Oxidación: Znº(s)

→ Zn2+ (ac) + 2 e-

Reducción: Cu+2 (ac)+ 2 e- → Cuº (s)

Reacciones rédox espontáneas

Znº(s) + Cu+2 → Zn+2 + Cuº(s)

Celdas galvánicas,voltaicas o pilas
InterruptorVoltímetro

Zn
(ánodo)

Cu
(cátodo)

Cationes
Aniones

Celdas galvánicas, voltaicas o pilas
• Funcionan espontáneamente.
• Utiliza una reacción química para realizar trabajo eléctrico.
• Funcionamiento: ej. pila Znº(s) /Zn+2 (a M) // Cu+2(b M) /Cuº (s)
– Ánodo (-): Oxidación: Znº(s) → Zn2+(ac) + 2e– Cátodo (+): Reducción: Cu2+ (ac) + 2e- → Cuº(s)
– Puente salino o tapón poroso: flujo de iones.
–Los electrones se mueven a través del circuito externo
desde el lugar de la oxidación (ánodo) hacia el sitio de la
reducción (cátodo).

Celdas galvánicas, voltaicas o pilas
1) Znº(s) + Cu+2(ac) → Zn2+(ac) + Cuº(s)
2) Znº(s) + 2 Ag+(ac) → Zn2+(ac) + 2 Agº(s)
3) Cuº(s) + 2 Ag+(ac) → Cu+2(ac) + 2 Agº(s)
Tendencia a reducirse

Zn+2 < Cu+2 < Ag+

Soluciones de igual
concentración (p.ej.: 1 M)Fuerza impulsora
• El flujo de electrones desde el ánodo hacia el cátodo
es espontáneo en una pila.
• Los electrones fluyen desde el punto de mayor
hacia el de menor potencial eléctrico.

Fuerza Electromotriz (FEM)
• Diferencia de potencial (∆E) o Fuerza
electromotriz (FEM): es la diferencia de potencial
eléctrico por unidad de carga, y se mide en Volts
(V).
• Un voltio es la diferencia de potencialeléctrico
necesaria para impartir un joule de energía a una
carga de un coulomb:

1J
1V =
1C

Fuerza Electromotriz (FEM)
•Diferencia de potencial (∆E) o Fuerza
electromotriz (FEM): es la diferencia de potencial
eléctrico por unidad de carga (voltios).
Znº + Cu+2 → Zn2+ + Cuº
• La FEM es la fuerza impulsora de la reacción,

resultante de las distintas tendencias para que
ocurra la reducción encada electrodos (Ered).
∆E (celda) = E(red. cátodo) – E(red. ánodo)

Fuerza Electromotriz estándard
FEM (∆E):
* naturaleza de reactivos y productos
* concentración
* temperatura
FEM estándar (∆E°): reactivos y productos se
hallan a concentración 1 M (o P= 1 atm si son
gases), a 25ºC.
∆Eº = Eº(red. cát.)- Eº(red. án.)

Potencial de reducción estándar
Es el potencial de reducción de una especiequímica frente al electrodo estándar de Hidrógeno.
2H+ (ac, 1M) + 2e- → H2(g, 1 atm)

Eº(red)= 0 V

Potencial de reducción estándar
Interruptor

Voltímetro
Zn
(ánodo)

H2 (g) (1 atm)

Electrodo Estándar
de Hidrógeno

Hemicelda
de Prueba

[H+]= 1 M

∆Eº = Eº (red. cát.)- Eº (red. án.)

Cálculo de Potencial de reducción estándar (Eºred.)
Zn(s) + 2 H+(aq) → Zn2+(aq) + H2(g)

∆E° = E°red(cátodo) -E°red(ánodo)
0,76 V = 0 V - E°red (Zn+2/Znº)
E°red(Zn+2/Znº ) = -0,76 V
Zn+2(aq) + 2e- → Znº(s)

E°red. = -0,76 V

Potencial de reducción estándar
Es el potencial de reducción de una especie
química frente al electrodo estándar de Hidrógeno.
2H+ (ac, 1M) + 2e- → H2(g, 1 atm)

Eº(red)= 0 V

• Se arma una pila, con la hemicelda de interés frente
al electrodo estándar de Hidrógeno.
• Se determina quiénactúa como cátodo y quién como
ánodo; se mide ∆Eº de la pila.

• ∆Eº = Eº (red. cát.)- Eº (red. án.)

Potenciales de reducción estándar
Aumenta la
tendencia a
reducirse

Eºred (V; 25ºC) Hemirreacción

Cálculo de ∆Eºpila
a) Znº(s) + Cu+2 (ac) → Zn2+ (ac) + Cuº (s)
Eºreducción (V)
Ánodo: Znº(s)

→ Zn2+(ac)+ 2 e-

- 0,76

Cátodo: Cu+2(ac)+2 e-→ Cuº(s)

0,34

∆E° = 0,34 V– (-0,76 V)= 1,10 V
b)Zn2+(ac) + Cuº(s) → Znº(s) + Cu+2(ac)

∆Eº = -1,10 V

Efecto de la concentración de reactivos y
productos sobre la FEM
Coº(s) + Ni+2 → Co+2 + Niº(s)
[Ni+2]
(M)

[Co+2]
(M)

1

1

3

1

0,01

1

∆Eº= 0,03 V

Dirección reacción

Efecto de la concentración: Ecuación de Nernst

∆G = ∆G ° + RT ln Q

∆G = − nF∆E

− nF∆E = −nF∆E ° + RT ln Q
RT
∆E = ∆E ° −
ln Q
nF
Si T= 25 ºC

0,059
∆E = ∆E ° −
log Q
n...