7/22/2019 Ecuacin de Nernst (Corrosion)

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Repblica Bolivariana de Venezuela.

Ministerio del Poder Popular para la Defensa.

Universidad Nacional Experimental Politcnica de la Fuerza Armada Nacional

Ncleo Sucre. Sede Cuman

ECUACIN DE NERNST

Prof.: Integrantes:

Ing. Daniel Leonett Salazar Ceymar C.I: 24.873.962

Rodrguez Emily C.I: 23.582.092

Weil Dieter C.I: 19.979.092

Telleria Niurlys C.I: 22.631.939

Pereda Karleannys C.I:24.514.152

Alfonzo Jos C.I: 23.923.719

Gmez Grabiel C.I:22.627.706

Seccin 01, Ing. Mecnica

7mo

semestre

Cuman, marzo de 2014.

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ECUACIN DE NERNST

Gmez y Alcaraz (2006) dicen la ecuacin de Nernst expresa la relacin

cuantitativa entre el potencial redox (medida de la actividad de los electrones)

estndar de un par redox determinado, su potencial observado y la proporcin de

concentraciones entre el donador de electrones y el aceptor. (p.19). 1

Segn la figura 1.1 que da la fuerza electro motriz (FEM) de una pila se

establece que esta no contempla el efecto de la temperatura ni de la

concentracin de las disoluciones(Gmez y Alcaraz 2004, p. 22). 1

Si se tiene en cuenta estos factores, la FEM de la pila puede calcularse mediante

la ecuacin 1, que se conoce como la ecuacin de nernst:

(ecu. 1)

Donde (R) es la constante de los gases; (n) es el nmero de los electrones que

participan en las reacciones de cada semipila; (F) es la constante de faraday;

la concentracion ionica molar de cada disolucion y (T) la temperatura

absoluta,1para una temperatura estandar de 25 c, la ecuacin 1 se convierte en la

ecuacin 2.

(ecu. 2)

Para que la reaccin prevista sea espontanea E debe ser positiva. En caso

contrario, la reaccin se producir en sentido contrario. Por lo tanto, el potencial de

una semipila de un metal, en funcin de la concentracin efectiva de sus iones

metlicos en disolucin,1

ser la ecuacin 3.

Figura 1.1 Pila formada por electrodos de

hierro y cobre sumergidos en una disolucin

1M de sus iones

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(ecu. 3)

Basandonos en el criterio del autor podemos afirmar que la ecuacin de

Nernst se utiliza para calcular el potencial de reduccin de un electrodo fuera de las

condiciones estndar (concentracin 1 M, presin de 1 atm, temperatura de 298K

25C), el potencial de reduccin se expresa en voltios (v).

Dado que la ecuacin de Nernst es de aplicacin universal para los

potenciales de estado estacionario generados por una diferencia de

concentraciones a travs de cualquier tipo de interfaces (como son las celdas

electroqumicas, membranas biolgicas o artificiales y el electrodo selectivo), es

posible demostrar su validez comprobando las predicciones derivadas de dicha

ecuacin. Esto puede hacerse fcilmente usando un electrodo selectivo para catin.

Ecuacion de nernst: su esfera de significacion

Segn Bockris y Reddy (2003) establecen:

La ecuacin de Nernst es la ley que describe la situacin en un punto nico

de la curva en la que se representa i en funcin de n, ley que representa la

diferencia de potencia a travs de una interface en el equilibrio (i=0).2 (p.

955)

Figura 1.2 En la regin estrecha de los

sobre potenciales o sobretensiones

pequeos la relacin entre i y n es lineal,

mientras que para las sobretensiones lo

suficientemente altas, positivos o negativos,

la curva de i en funcin de n se vuelve

exponencial.

http://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttp://es.wikipedia.org/wiki/%C2%BAChttp://es.wikipedia.org/wiki/%C2%BAChttp://es.wikipedia.org/wiki/Kelvin

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Ya pasado el apogeo del empleo de esta ecuacin de equilibrio. Es posible

escribir la ecuacin de nernst de forma exponencial como se observa en la ecuacin

4.

(ecu. 4)

Lo planteado a travs de la ecuacin de Nernst busca estudiar un punto preciso

o determinado de la curva donde se representa i en funcin de n. La ecuacin de

nernst se basa en la ecuacin general de bulter-volmer donde se incorpora el

diferencial de potencia mediante la interface de equilibrio.

Efecto de la concentracin: ecuacin de nernst

Stanley (2007), estable que:

si la concentracin de iones Cu2+ (cobre) aumenta manteniendo constante

todo lo dems, se visualiza pronto que el potencial del electrodo izquierdo se

har ms positivo porque la mayor concentracin de iones Cu2+ deficiente de

electrones, agrupados a su alrededor tienden a atraer electrones del

electrodo. La disminucin de iones Cu2+ tienen el efecto opuesto.3(p. 68)

La concentracin de ion Pb2+(plomo) en el electrodo derecho aumenta, es ms

(difcil) para los tomos Pb dejar el electrodo de Pb en forma de iones positivamente

cargados y, por consiguiente, hay una tendencia mayor para que los electrones se

queden atrs en el electrodo Pb, de forma que su potencial tiende a ser positivo. A

un valor ms bajo de (Pb2+) en la semi-celda derecha, se verifica exactamente lo

opuesto, tal efecto de la concentracin sobre E, se expresa mediante la ecuacin 5

de nernst aplicando la reaccin.

Cu2+ + Pb T Cu + Pb2+ E0= 0,463 V (ecu. 5)

Figura 1.3 Celda electroqumica en la que

puede medirse la tendencia para la reaccin

cu2+

+Pb T Cu + Pb2+

. En esta configuracin,

el voltmetro representado por E tiene una

resistencia muy alta y la corriente no puede

fluir.

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El potencial de la celda (E), esta dado por la ecuacin 6 de nernst

(ecu. 6)

Donde R es la constante molar de los gases, T es la temperatura absoluta, F es

la constante de Farady, n es el nmero de electrones involucrados en la semi-

reaccin (2 en este caso) y las actividades se aproximan usando las

concentraciones a 25c, el valor de 2.303 RT/f es 0.0591.3

Como ejemplo de la aplicacin de la ecuacin de nernst, puede suponerse que

Cu2+=3,33x10-4 mol/l y Pb2+=0,0137 mol/l.3 sustituyendo la ecuacin de nernst

anterior se obtiene la ecuacin 7.

(ecu. 7)

El valor E es positivo y la reaccin en la ecuacin 7 demuestra que tiene

tendencia a desplazarse hacia la derecha tal como est escrito. Segn el anlisis

realizado se determina que la concentracin de los reactivos es proporcional a la

FEM; sin embargo cuando la concentracin de los productos aumenta la FEMdisminuye. Sin embargo, el puente salino cumple un papel importante en la

ecuacin de nernst, ya que, si se desea que los cationes presentes en ambas semi

reacciones no se mezclen.

Un ejemplo de ellos sera el nquel, y que los electrodos se toquen entre s, es

necesario una separacin entre ambos. Una solucin a esto es el uso de un puente

salino, el cual, une dos frascos que contiene cada uno a un electrodo y la solucin

correspondiente, donde se llevarn a cabo las semi reacciones del sistema pero sin

mezclarse.

Suponga que tiene iones plata, Ag+, en un recipiente a concentracin 1M y en

otro los mismos iones pero a concentracin distinta de 10 -2M. Se une ambos

recipientes por un puente salino y se observa cmo evoluciona el sistema. Se

entiende que amos frascos poseen electrodos de plata inmersos. Como dato

adicional se conoce que en una reaccin espontnea la concentracin de ambos

frascos se tiende a igualar y por tanto aquel que posee menor concentracin

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tender a disolver electrodo y la otra por el contrario reducir su concentracin

depositando plata desde la solucin hacia el electrodo. De este modo es fcil

identificar que la oxidacin se realiza en el primer caso y la reduccin en el

segundo,4as se tiene aplicando la ecuacin 2 de Nernst.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

1. Gmez, F & Alcaraz, D. (2006). Manual bsico de corrosin para el ingeniero.

Murcia: Universidad de Murcia, pp. 19-22.

2. Bockris, J. & Reddy, A. (2003). Electroqumica moderna. Volumen 2. New York:

Corporacin de publicacin Plenum NY, USA. Editorial Revert S.A.,

pp 934-956.

3. Stanley, E. (2007). Introduccin a la qumica ambiental. Mxico D. F.: Universidad

autnoma de Mxico. Editorial Revert S.A., pp. 68.

4. Cern, M. & Bubert, A. (2004). Elementos de electroqumica, pp. 23