RESUMEN DE LA EXPOSICION #3
Potenciales de electrodo como funciones termodinmicasEl
potencial es la fuerza que impulsa la reaccin, y se ubica en la
superficie de un electrodo. o bien en un punto en el que dos
especies qumicas entran en contacto. Por ello, el potencial no
depende de la estequiometra. Los potenciales no son ms que una
medida de la energa libre del proceso. La relacin entre energa
libre y potencial es G = -nFE
donde G es el cambio estndar de energa libre, n es el nmero de
moles de electrones, F es la constante de Faraday y E es el
potencial de electrodo estndar que se encuentra en tablas de datos.
La constante de Faraday suele expresarse como 9.65 X104 JV-1mol- 1
Sin embargo, para los clculos de esta seccin no es necesario
evaluar la constante de Faraday.
En el caso de querer encontrar el E de una reaccin completa, es
necesario calcular el G de las semireacciones para sacar la suma
total de G y a partir de eso despejar E, por lo tanto la ecuacin
nos queda: E =- G / nF
Otra manera de encontrar el E de una reaccin completa seria;
sumar los E de las semireacciones que llegamos a un valor
idntico.
Diagrama de Latimer
Los potenciales de reduccin estndar de un conjunto relacionado
de especies se pueden mostrar en un diagrama de potencial de
reduccin, que tambin se conoce como diagrama de Latimer.El nmero
que aparece entre cada par de especies es el potencial de estndar
de reduccin para la semirreaccin de reduccin en la que intervienen
esas especies. Observe que, aunque se indican las especies, si
queremos usar la informacin es preciso escribir completa la
semirreaccin correspondiente. En el caso de los iones simples,
escribir la semirreaccin es muy fcil. Pero en el caso de los iones
que son compuestos es necesario balancear el oxgeno con agua, luego
balancear el hidrgeno del agua aadida con ion hidrgeno, y por ltimo
balancear la carga con electrones.
Los diagramas de Latimer muestran la informacin redox de una
serie de estados de oxidacin en una forma muy compacta. Ms an, nos
permiten predecir el comportamiento redox de las especies. Por
ejemplo, un alto valor positivo indica que la especie es un agente
oxidante fuerte (es decir, se reduce muy fcilmente). Un nmero
negativo indica que la especie de la derecha es un agente
reductor.
Algunas especies tienden a dismutar; es decir la suma de los
potenciales para la reduccin y oxidacin es positiva.
Es importante tomar en cuenta que a veces los valores son muy
distintos en solucin bsica a causa de la presencia de diferentes
especies qumicas a un pH alto.
Diagrama de Frost
Este tipo de diagrama lo tomamos a partir del diagrama de
Latimer en donde es preferible mostrar la informacin acerca de los
numerosos estados de oxidacin de un elemento en forma de diagrama
de estados de oxidacin, o diagrama de Frost, como tambin se le
conoce.
Un diagrama as nos permite extraer visualmente informacin acerca
de las propiedades de los diferentes estados de oxidacin, sin tener
que efectuar clculos, muestra la energa libre relativa en el eje
vertical, y el estado de oxidacin en el eje horizontal. Observe que
denotamos la energa como nE; por tanto, los valores de energa
suelen trazarse en unidades de volt por mol de electrones para ese
paso redox (Vmol e-). Obtenemos el mismo valor dividiendo la energa
libre entre la constante de Faraday, G /F.
Por coherencia, consideramos que el elemento que est en el
estado de oxidacin 0 tiene cero energa libre. Para la formacin de
este diagrama unimos con lneas las especies con estados de oxidacin
adyacentes.
Las caractersticas que podemos apreciar en un diagrama de frost
son las siguientes:1. Los estados ms estables termodinmicamente
estn ms abajo en el diagrama.2. La especie que este en una curva
convexa tiende a dismutar.3. La especie que este en una curva
cncava NO tiende a dismutar4. Especie que est en la parte ms alta
al lado izquierdo es fuertemente oxidante (aceptor de electrones)5.
Especie que est en la parte ms alta al lado derecho es fuertemente
reductora (donador de electrones)La interpretacin de los diagramas
de Frost no es siempre tan sencilla. En primer lugar, el diagrama
representa la energa libre comparativa para condiciones estndar, es
decir, una solucin con concentracin de 1 mol L - 1 Y pH O (una
concentracin de ion hidrgeno de 1 molL- 1). Si las condiciones
cambian, la energa ser diferente, y las estabilidades relativas
podran ser distintas.
Por ltimo, debemos hacer hincapi en que los diagramas de Frost
son funciones termodinmicas y no contienen informacin acerca de la
rapidez de descomposicin de una especie termodinmicamente
inestable
