Electroquímica

Electroquímica

• trata de la relación entre las corrientes eléctricas y las reacciones químicas, y de la conversión de la energía química en eléctrica y viceversa.

• es primordialmente el estudio del fenómeno de oxido-reducción

Electrólisis

• Fenómeno redox “no espontáneo”

• oxidación anódica

• reducción catódica

battery +-

inertelectrodes

powersource

vessel

e-

e-

conductivemedium

CellConstruction

Sign or polarity of electrodes

(-) (+)

Electrólisis del Cloruro de sodio

Na+ Cl-

+-battery

e-

e-

NaCl (l)

(-) (+)

cathode anode

Molten NaCl

Na+

Cl-

Cl-

Cl-

Na+

Na+

Na+ + e- Na 2Cl- Cl2 + 2e-

cationsmigrate toward

(-) electrode

anionsmigrate toward

(+) electrode

At the microscopic level

Electrólisis del Agua

Electrólisis del Cloruro de Cobre(I)

Cu+ Cl-

Cloruro cuproso

Cu+

Cl-

Cátodo

(-)

Ánodo

(+)

(-) Cu + + 1 e -> Cu 0 (+) Cl- -1e -> Cl0

carbon-lined steel vesselacts as cathode

CO2 bubbles

Al (l)Al2O3 (l)

Drawoff Al (l)

-

+

Cathode: Al+3 + 3e- Al (l)

Anode: 2 O-2 + C (s) CO2 (g) + 4e-

frompowersource

Al+3

O-2O-2

Al+3

O-2

graphite anodes

e-

e- Obtención de Al

pilas voltaicas o galvánicas

Luigi Galvani(1737-1798)

Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta(1745-1827)

Pila Daniell

• electrodos :tiras de cinc y cobre

• puente salino : permite a los iones fluir entre las cubetas sin que se mezclen las disoluciones.

• Oxidación Zn -> Zn +2 + 2 e-

• Reducción Cu +2 + 2 e- -> Cu

• Zn(s) + Cu 2+(ac) → Zn 2+(ac) + Cu(s)

• Notación de la pila Zn Zn2+ Cu 2+ Cu

Redox “espontánea”

Corriente eléctrica y movimiento de iones

Proceso redox (Zn +Cu2+→ Zn2+ +Cu)

Zn

CuSO4

fuerza electromotriz (f.e.m.)

• diferencia de potencial entre los electrodos de una pila, Epila

• se expresa en voltios (V) en el sistema internacional de unidades.

• f.e.m.= E Oxidación - E Reducción

Calculo de la Fem de una pila

• En condiciones estándar (1M,25ºC), se suman los potenciales de cada electrodo, teniendo en cuenta si es una oxidación o reducción. (Eºox = - Eºred )

• Los potenciales de electrodo son propiedades intensivas, no se multiplican al multiplicar los coeficientes de la ecuación)

SERIE ELECTROMOTRIZ

determinación de la espontaneidad

semirreacciones cálculo de potenciales

Predicción de la espontaneidad

1-En un vaso de precipitado que contiene una solución de CuSO4 1,0 M, se introduce un clavo de hierro metálico.

En otro vaso de precipitado que contiene una solución 1 M de FeSO4 se introduce una lámina de Cu.

¿Se observará depósito de Cu metálico sobre el clavo de Fe o de Fe metálico sobre la lámina de Cu?

• 2-¿oxidarán los iones Cr+3 al cobre metálico formando iones Cu+2 ,u oxidará el Cu+2 al Cromo para formar iones Cr +3?

• 3-Indicar en que caso el metal en la solución se deposita sobre la barra metálica. Considere para ello los potenciales :

• a Barra de Al sumergida en una solución de Cu+2

• b Barra de Cu sumergida en una solución de Al+3

• c Barra de Ag sumergida en una solución de Zn+2

• d Barra de Zn sumergida en una solución de Ag+

• Cu+2 + 2e → Cu Eº = 0.337 V• Al+3 + 3e → Al Eº = -1.662 V• Ag+ + e → Ag Eº = 0.799 V• Zn+2 + 2e → Zn Eº = -0.763 V

• 1-Cu 2+ + 2e -> Cu Eº = 0,337V• Fe -2e -> Fe 2+ Eº = 0,440V

• Cu 2+ + 2e + Fe -2e -> Cu + Fe 2+

Eº pila = 0,777 V

• 2- 2Cr + 3Cu+2 -> 3Cu + 2 Cr+3 E = 1,08V

• 3 a) Se deposita Cu; b) no se deposita Al; c) no se deposita Zn; d) se deposita Ag

Pila seca o pila de Leclanché

Zn + 2 MnO2 +NH4Cl--------ZnCl2 + Mn2O3 +NH3 + H2O

Pila de mercurio

Zn + HgO --ZnO + Hg

Recargables

• Indica las reacciones redox en la pila recargable (1) y en la batería de Plomo(2):

• 1-Ni2O3 + Cd + H2O---Cd(OH)2 + Ni(OH)2

PbO2 + Pb +H2SO4PbSO4 + H2O

2-Batería de Plomo

• 1• Ni +3 + 1e -> Ni +2

• Cd - 2e -> Cd +2

2Pb +4 +2e -> Pb+2

Pb -2e -> Pb+2

• Pila Electrólisis• Ánodo (-) Ánodo (+)• Cátodo (+) Cátodo (-)

• Espontánea no espontánea

electrodos

redox