Modelo de diagnostico pedagogico

7. Reacciones Redox
La electroquímica es la rama de la química que estudia la conversión entre la energía eléctrica y la energía química Los procesos electroquímicos son reacciones redox en las cuales la energía liberada por una reacción espontánea se convierte en electricidad o la energía eléctrica se aprovecha para provocar una reacción química no espontánea. Las reacciones redox son aquellasen las que se transfieren electrones de una sustancia a otra. Una celda electroquímica es un dispositivo experimental para generar electricidad mediante una reacción redox (celda galvánica o voltáica). En la figura se muestran los componentes de una celda galvánica que corresponde a la celda de Daniell eV iones

Zn2+
Zn | Zn+2(1 M) || Cu+2(1 M) | Cu Ánodo (+) Cátodo (-) Oxidación ReducciónPierde eGana eReductor Oxidante Reacciones de las semiceldas: Zn Zn+2 + 2 e+2 Cu + 2e Cu

Cu 2+

En una celda, el ánodo es por definición, el electrodo donde se lleva a cabo la oxidación, y el cátodo es el electrodo donde se lleva a cabo la reducción. En la figura se observa que las soluciones deben estar separadas ya que, si el electrodo de Zinc se pone en contacto con la solución de CuSO4 seinicia la reacción espontánea siguiente. Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu

Para completar el circuito eléctrico es necesario colocar entre las 2 semi-celdas un puente salino de KCl o NH4 NO3 para que los iones se muevan de una semi-celda a otra a través de el.

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La corriente eléctrica fluirá del ánodo al cátodo ya que hay una diferencia de potencial entre los 2 electrodos y se mide en formaexperimental con un voltímetro. Otros términos utilizados para el voltaje de la celda son: fuerza electromotriz o fem, y potencial de celda (E). El potencial de la celda depende de: 1) La naturaleza de los electrodos y iones 2) de las concentraciones de la solución 3) de la temperatura Diagrama de Celda para la celda de Daniell: Zn (s) Zn2+ (1M) Cu2+ (1M) Cu(s)

La línea vertical sencilla representa lainterfase entre el electrodo y su solución y la línea vertical doble representa el puente salino. El ánodo se escribe a la izquierda y el cátodo a la derecha. La reacción global de la celda es igual a la suma de las 2 reacciones de semi-celda y la fem de la celda es igual a la suma de los potenciales eléctricos en cada electrodo así para la celda de Daniell. Ánodo Cátodo Zn – 2eCu2+ + 2eZn + Cu2+Zn2+ Cu EZn ECu Ecelda = EZn + ECu

Zn2+ + Cu

Conociendo uno de los potenciales de electrodo se puede conocer el otro por sustracción. Es imposible medir el potencial de un solo electrodo, pero arbitrariamente se le ha dado el valor de cero al electrodo de hidrógeno, que se toma como referencia. El hidrógeno gaseoso se burbujea en una disolución de ácido clorhídrico con un electrodo de platinoque proporciona la superficie para que el hidrógeno se disocie y además sirve como conductor eléctrico. Para la reducción 2H+ + 2eH2 (1 atm) E0 = 0 Volts

E0 se conoce como potencial estándar de reducción cuando la concentración de la solución es 1M y todos los gases están a 1 atm de presión. A este electrodo de hidrógeno se llama electrodo estándar de hidrógeno EEH. Este electrodo se puedeutilizar para medir los potenciales de otros electrodos. Por ejemplo, para medir el potencial de electrodo del Zn se mide el potencial de la celda Zn (s) | Zn2+ (1M) || H+ (1M), H2 (1 atm) | Pt Que da: E0celda = E0 Zn + E0H+ 0.76 V = E0Zn + 0 por lo tanto: E0 Zn / Zn2+ = 0.76 V y para la oxidación de Zn, el potencial de electrodo de reducción será el mismo pero con signo cambiado E0 Zn2+ / Zn = -0.76v

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Para el Cu el potencial de electrodo de reducción frente al EEH sería de 0.34 V por lo que para la pila de Daniell el potencial de la celda sería E0 celda Daniell = E 0 Zn / Zn2+ + E0 Cu2+ / Cu E0 celda Daniell = 0.76 v + 0.34 v = 1.1 Volts Puesto que los potenciales estándar de electrodo que se dan en tablas son los de reducción es conveniente calcular el potencial de la celda como:...