FUNDAMENTOS DE ELECTROQUIMICA

FUNDAMENTOS DE ELECTROQUIMICA

*FUNDAMENTOS DE ELECTROQUIMICA

La Electroquímica trata de la interrelación de los fenómenos químicos y eléctricos, así como del estudio de las propiedades eléctricas de las soluciones de los electrolitos, estableciendo una relación entre la acción química y eléctrica de tales sistema

METODO ELECTROANALITICO

Los métodos electro analíticos se basan en la medida de una magnitud eléctrica básica: intensidad de corriente, potencia, resistencia (o conductancia) y carga; Estos métodos se clasificas en dos grandes grupos: Electrónicos e iónicos.

CONCEPTOS BASICOS

Una reacción electroquímica la podemos definir como una reacción redox en la que el intercambio de electrones tiene lugar en un electrodo.El cambio químico es producido por el intercambio de electrones realizado entre un electrodo y un aceptor o donador de electrones en una disolución.

Diferencia con reacción química: Se diferencia de una reacción química redox en que el donador o aceptor de electrones, es el electrodo(al que se comunica un potencial electrico) donde se realizala transferencia electrodica, cambiando de un medio homogeneo( reacción química ) a un medioheterogéneo( reacciónelectroquimica).

El proceso electroquímico puede estar controlado por el transporte de masa (es decir por la rapidez con que se le suministra materia al electrodo) o por la velocidad de transferencia de carga. Por ello comúnmente se habla de procesos controlados por transporte (de masa) o por cinética (de transferencia de carga)

El potencial, (como función de la energía libre del sistema), constituye la fuerza de empuje de una reacción electroquímica y por lo tanto representa el factor termodinámico. La intensidad es una medida de la cantidad de materia transformada en la unidad del tiempo y por tanto, representa factores cinéticos. Comunmente representamos intensidad frente a potencial. Es decir, representamos la velocidad de una reacción (intensidad) como función de la fuerza de empuje (potencial)

Los potenciales a los cuales estos procesos ocurren están relacionados a los potenciales estandar (E°) de las especies implicadas. Si en disolución tenemos más de una especie que puede ser oxidada o reducida, el orden en que dichos procesos tiene lugar depende del valor de E° y de la cinética de la reacción electródica.

• Sobre un electrodo pueden tener lugar dos tipos de procesos que se denominan Faradáicos y No-Faradáicos

Faradáico

• Aquellos que tiene lugar mediante transferencia de cargas entre el electrodo y la disolución (oxidaciones y reducciones.

• Obedecen la ley de Faraday;

• Q= nFM

• la cantidad de sustancia electrolizada, es proporcional a la cantidad de electricidad consumida

No faradáicos

• Los procesos no-Faradáicos son aquellos que no dar lugar a oxidaciones ni reducciones sino que están relacionados a procesos tales como cargar/descargar el condensador formado en las proximidades del electrodo

Leyes y conceptos basicos en

electroquímica

• Ley de Faraday Q=nFM

• Ley de Ohm i= E/R

• Trabajo = Potencial * Carga (julio=Volt*Culom)

•ΔG=-Trabajo=E*q

DIFERENCIACION ENTRE CELDAS GALVANICAS Y CELDAS ELECTROLITICAS.

Las celdas galvánicas (también llamadas voltaicas) almacenan energía eléctrica. En éstas, las reacciones en los electrodos ocurren espontáneamente y producen un flujo de electrones desde el cátodo al ánodo (a través de un circuito externo conductor). Dicho flujo de electrones genera un potencial eléctrico que puede ser medido experimentalmente

Las celdas electrolíticas por el contrario no son espontáneas y debe suministrarse energía para que funcionen. (fíjese en la otra figura). Al suministrar energía se fuerza una corriente eléctrica a pasar por la celda y se fuerza a que la reacción redox ocurra.

POTENCIALES ESTANDAR

El número de celdas electroquímicas que se pueden construir combinando electrodos y disoluciones es prácticamente ilimitado, y cada combinación genera su potencial de celda propio.

Potencial estándar de una celda, E0, es el potencial originado cuando todas las especies se encuentran presentes en las condiciones estándar termodinámicas, es decir, concentraciones 1M para los solutos en disolución y 1atm para los gases, y 25º C.

Se elige una semirreacción arbitraria a la que se atribuye el valor cero para su potencial, y posteriormente se asigna a cualquier otra reacción un valor relativo al de referencia. El electrodo de referencia elegido por los químicos para medir el potencial del resto de los electrodos, es el electrodo estándar de hidrógeno, que se representa por:

Pt, H2 (g, 1 atm) | H+ (1M) E0 = 0,0000V,

Siendo la reacción que se verifica,

La lámina de platino actúa como electrodo inerte y sobre ella se ponen en contacto las formas oxidada y reducida del hidrógeno.

Por convenio el potencial estándar de electrodo se refiere al potencial que se origina cuando se produce un proceso de reducción.

Cu2+ (1M) + 2e- ↔ Cu (s) E0 =?

Zn2+ (1M) + 2e- ↔ Zn (s) E0 =?

Figura 2. Potencial Cu+2/Cu

Dependiendo del metal que se encuentra en una de las semiceldas, en la del hidrógeno se efectuará una oxidación o una reducción, pudiendo por tanto actuar como ánodo o como cátodo.

Figura 3. Potencial Zn+2/Zn.

Procediendo de esta manera se han obtenido los potenciales estándar de reducción de los distintos electrodos. Las dos celdas de las figuras que se presentan se pueden esquematizar mediante los diagramas correspondientes:

Dado que en la celda se produce la oxidación del Zn (s) y no la reducción del Zn2+, el potencial estándar de reducción del cinc es:

Zn2+ (1M) + 2e- → Zn (s) E0 = - 0,762V

Mientras más negativo sea el valor de un potencial, E0, significa que la especie que corresponde tiene un poder reductor más elevado que otra con un valor de potencial menos negativo.

En el siguiente ejemplo se forma una celda electroquímica poniendo en contacto dos electrodos (de Zn y de Cu), tal como acabamos de deducir, la especie que tenga el valor de su potencial de reducción más negativo (cinc) tiende a reducir a la otra especie que constituye el segundo electrodo (cobre), y la reacción de oxidación por consiguiente, tiene lugar en el electrodo de valor de E0 más negativo y la reducción en el electrodo cuyo valor E0 es menos negativo o más positivo.

En la celda formada se dan por tanto las siguientes reacciones:

Ánodo (Oxidación): Zn(s) Zn+2(ac) + 2e-

Cátodo (Reducción): Cu+2(ac)

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