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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