tema 10. reacciones redox - connecting repositories · tema 10. reacciones redox presentaciones...
TRANSCRIPT
![Page 1: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/1.jpg)
1ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Tema 10. Reacciones
Redox
Presentaciones adaptadas al texto del libro:“Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”
ROCÍO LAPUENTE ARAGÓDepartamento de Ingeniería de la Construcción
UNIVERSIDAD DE ALICANTE
![Page 2: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/2.jpg)
2ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
LA ELECTROQUÍMICA
La electroquímica es una rama de la química que estudia la conversión entre
la energía eléctrica y la energía química.
![Page 3: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/3.jpg)
3ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Los procesos electroquímicos son reacciones redox en las cuales la energía liberada por una reacción espontánea se
convierte en electricidad.
También la energía eléctrica puede aprovecharse para provocar una reacción
química no espontánea.
![Page 4: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/4.jpg)
4ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
NOTAS HISTÓRICAS
Que me encantan…………….
![Page 5: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/5.jpg)
5ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Dicen los historiadores que ya en el siglo III a.C. pudo emplearse algo parecido a una pila, ya que en una ruinas próximas a Bagdag se encontraron una serie de recipientes de arcilla, con láminas metálicas, que habrían podido funcionar como pilas eléctricas.
Pila de Bagdad
1 : VARILLA DE HIERRO2 : TAPÓN DE ASFALTO 3 : VASO DE TERRACOTA 4 : ELECTRÓLITO 5 : CILINDRO DE COBRE 6 : TAPÓN AISLADOR DE ASFALTO 7 : CAPUCHO DE COBRE 8 : CABLE DE TIERRA
![Page 6: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/6.jpg)
6ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
El nacimiento de las pilas tal y como hoy las conocemos podemos situarlo en la ultima década del siglo XVIII.
En 1800 el físico italiano Alexander Volta ideó un dispositivo constituido por una serie de discos de zinc y cobre apilados de forma sucesiva.
Entre ellos colocó ácido sulfúrico y al unir mediante un conductor eléctrico los dos extremos consiguió mantener una corriente continua débil.
![Page 7: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/7.jpg)
7ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Precisamente el hecho de que Volta apilara discos es lo que
dio el nombre genérico de "pila" a estos dispositivos.
![Page 8: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/8.jpg)
8ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
En 1868 Georges Leclanché diseñó un modelo de pila que con ligeras modificaciones dio
lugar a las actuales pilas comerciales.
![Page 9: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/9.jpg)
9ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Hoy son varios los modelos existentes en el mercado
![Page 10: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/10.jpg)
10ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
¿Qué significa REDOX?
REDOXREDUCCIÓN OXIDACIÓN
e
![Page 11: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/11.jpg)
11ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Reacciones ácido base se caracterizan por ser procesos de intercambio de H+
Reacciones redox se caracterizan por ser procesos de intercambio de electrones
![Page 12: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/12.jpg)
12ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Cuando una sustancia pierde electrones,
aumenta la carga positiva de un átomo de la sustancia
se dice que la sustancia se ha oxidado. La oxidación supone una pérdida de electrones.
Cuando una sustancia gana electrones, disminuye la carga de un átomo de la sustancia,
se dice que se ha reducido. La reducción supone una ganancia de electrones.
1. Concepto de oxidaciónreducción
![Page 13: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/13.jpg)
13ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Aspectos básicos de oxidación reducción
La capacidad de determinadas compuestos para aceptar y donar electrones hace que puedan participar en las reacciones denominadas de
oxidaciónreducción.
Esta capacidad no la poseen todas los compuestos, pero si todos los metales.
M+ + e → M o X → X + e
![Page 14: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/14.jpg)
14ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Reacción de reducción
M+ M
FORMA OXIDADA
X
FORMA REDUCIDA
X
Forma oxidada es la que posee
menos electrones
Forma reducida es la que posee
más electrones
se ganan electrones
M+ M X X
e e
La forma oxidada gana electrones y se reduce, pasa a la forma reducida
![Page 15: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/15.jpg)
15ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Reacción de oxidación se pierden electrones
M+ M X X
La forma reducida pierde electrones y se oxida, pasa a la forma oxidada
ee e
M+ M
FORMA OXIDADA
X
FORMA REDUCIDA
X
Forma oxidada es la que posee
menos electrones
Forma reducida es la que posee
más electrones
![Page 16: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/16.jpg)
16ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Las sustancias con capacidad para ganar o perder electrones pueden pasar de la una forma oxidada a una reducida o
viceversa, una de estas formas es capaz de ganar electrones, la otra es
capaz de perderlos.
REACCIÓN DE OXIDACIÓN – REDUCCIÓN (REDOX)
M+ M
e
REDUCCIÓN
OXIDACIÓN
e
X X
e
REDUCCIÓN
OXIDACIÓN
e
![Page 17: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/17.jpg)
17ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
REACCIÓN DE OXIDACIÓN – REDUCCIÓN (REDOX)
INTERCAMBIO DE ELECTRONES ENTRE ESPECIES DIFERENTES
M+M
e
XX+
e
+
M: especie que se oxida. Es el agente reductor del
proceso →.X: especie que se reduce. Es el agente oxidante del
proceso .→
X: especie que se oxida.
Es el agente reductor del proceso .
→
M+: especie que se reduce. Es el agente oxidante del
proceso .
→
![Page 18: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/18.jpg)
18ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
2e
Ejemplos:
1º) Zn + Cu+2 → Zn+2 + Cu
2º) Fe2O3 (s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g)
3º) Cl2 + H2O —» HCl + HClO
Zn + Cu2+ ↔ Zn2+ + Cu
![Page 19: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/19.jpg)
19ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Para ver como cambia el estado de oxidación de
una sustancia
debemos conocer
como asignarle el valor en su estado de oxidación
y el valor en el otro estado a que cambia.
2. Número de oxidación
![Page 20: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/20.jpg)
20ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
1º) Cada átomo de un elemento puro, sin combinar, tiene un número de oxidación igual a cero.
También entran en esta categoría las moléculas simples o diatómicas.
0 0 0 0 Al H2 O2 N2
Reglas para asignar NÚMEROS DE OXIDACIÓN
![Page 21: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/21.jpg)
21ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
2º) Para iones monoatómicos, el número de oxidación es
igual a la carga del ion.
(El Nº de oxidación en los elementos Metálicos, cuando están
combinados
es siempre Positivo y numéricamente igual a la carga del ión)
1+ 2+ 2+ 4+ 3+ KBr Ca2+ MgSO4 Sn4+ Al(OH)3
![Page 22: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/22.jpg)
22ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
3º) El número de oxidación del hidrógeno combinado es +1 y del oxígeno es –2, excepto en hidruros y peróxidos.
excepto en hidruros y peróxidos, donde su nº de oxidación es 1, en ambos casos
2 2 2 CO2 Al2O3 H2O
1+ 1+ 1+ HClO KOH H2O
1 1 K2O2 H2O2
1 1 MgH2 LiH
![Page 23: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/23.jpg)
23ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
4º) El flúor siempre tiene número de oxidación –1 en sus compuestos. El Nº de oxidación de los Halógenos en los Hidrácidos y sus respectivas Sales es 1. 1
en cambio el Nº de oxidación del Azufre en su Hidrácido y respectivas Sales es 2 –
2 2 2 H2S Na2S FeS
1 1 1 1HF HCl HBr HI
![Page 24: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/24.jpg)
24ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
5º) El Cl, Br y I siempre tienen números de oxidación –1
en compuestos, excepto cuando se combinan con
oxígeno y fluor.
5+ 3+ 3+ 1+HBrO3 HClO2 I2O3 ClF
![Page 25: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/25.jpg)
25ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
6º) Los demás números de oxidación se calculan de
forma que la carga total de la molécula o ión sea
correcta.
El Nº de oxidación de una molécula es CERO:
Se calcula multiplicando primero la cantidad de átomos de
cada elemento por su respectivo Nº de oxidación,
y sumando ambos resultados, dicha suma debe ser igual a
cero.
![Page 26: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/26.jpg)
26ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Ejemplos para repasar aplicación del Nº de Oxidación:
CO2 2 O2
X+ C
= 1 x ( X+ ) + 2 x ( 2 )=
= [ X+ ] + [ 4 ] = 0 Porque toda molécula es NEUTRA
4+ 2C O2
![Page 27: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/27.jpg)
27ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
3+ 2Fe2 O3
Fe2O3
= 2 x ( 3+ ) + 3 x ( 2 ) = [ 6+ ] + [ 6 ] = 0
2+ 2Ca SCaS
= 1 x ( 2+ ) + 1 x ( 2 ) = [ 2+ ] + [ 2 ] = 0
![Page 28: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/28.jpg)
28ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
= 1 x ( 4+ ) + 2 x ( 2 ) = [ 4+ ] + [ 4 ] = 0
PbO24+ 2Pb O2
Si tenemos una FÓRMULA...
y conocemos las reglas para asignar Nº de Oxidación
Podemos averiguar los Nº de Oxidación de cada elemento que interviene.
![Page 29: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/29.jpg)
29ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
1. Di el estado de oxidación de cada átomo de:
• NO2
• HIO3
• TeF82
• N2O3
• Na2MoO4
• RuF5
• HCO3
• S2O32
• ClO4
• CaC2O4
![Page 30: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/30.jpg)
30ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Procesos redox espontáneos.
3. Pila electroquímica
![Page 31: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/31.jpg)
31ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
¿QUÉ SON LAS PILAS?
Sobre la superficie de un metal, en un “medio”, se crea
un campo eléctrico .
++++++++
Cuanto mayor es el campo eléctrico creado, mayor tendencia tienen los iones del metal a
abandonarlo.
![Page 32: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/32.jpg)
32ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
No se comporta igual el zinc en agua, que en una disolución de iones Cu2+
El Zn se polariza. Sus iones, Zn2+,
abandonan el metal.
Sobre la barra cargada negativamente se depositan los
iones Cu2+
![Page 33: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/33.jpg)
33ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Cuando la energía que se libera en una reacción redox espontánea se emplea para
llevar a cabo un trabajo eléctrico:
Tenemos una pila
e
![Page 34: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/34.jpg)
34ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Pero para que una especie cambie de estado de oxidación tiene que intercambiar electrones con otra
![Page 35: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/35.jpg)
35ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Como se disuelve un sólido iónico
y conduce la corriente eléctrica
ENTRE PARENTESIS
![Page 36: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/36.jpg)
36ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
e
Zn Cu
Zn2+
Zn Pierde electrones
Se oxida
(le hace ganar al otro electrones y le reduce el
valor de su carga)
Es el reductor
Cu2+ Gana electrones
Se reduce
(le hace perder al otro electrones y le aumenta el
valor de su carga)
Es el oxidante
_ +
Cu2+
+
+e
e
ee
electrodos
ANODO
CATODO
Vocal
N Consonante t +
Puente salino Puente salino (intercambio iones)(intercambio iones)
Sobre el se da la reacción de oxidación
Sobre el se da la reacción de reducción
![Page 37: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/37.jpg)
37ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Se empobrece
“El enriquecedor”
Se enriquece
“El empobrecedor”
Pierde monedas Gana
monedas
![Page 38: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/38.jpg)
38ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Pierde electrones
Se oxida
(le hace ganar al otro electrones y le reduce el valor de
su carga)
Gana electrones
Se reduce
(le hace perder al otro electrones y
le aumenta el valor de su carga)
Es el oxidanteEs el reductor
Se empobrece
“El enriquecedor”
Se enriquece
“El empobrecedor”
Pierde monedas
Gana monedas
![Page 39: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/39.jpg)
39ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Cátodo: se da la reducción
El Cu es el “agente
oxidante”
Ánodo: se da la
oxidación
El Zn es el “agente
reductor”
![Page 40: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/40.jpg)
40ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Para saber en que sentido se producirá espontáneamente un proceso redox, se mide la diferencia de potencial entre los dos electrodos.
La serie electroquímica nos ayuda a predecir el sentido de una reacción.
En ella se recogen los valores de potencial estándar de reducción de diferentes sistemas
4. Potenciales de electrodo. Electrodo de referencia
![Page 41: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/41.jpg)
41ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
MMn+ + ne Medidos frente al electrodo normal de hidrógeno.
![Page 42: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/42.jpg)
42ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
SERIE ELECTROQUÍMICA Los potenciales estandar E0 son
medidos para cada metal en una
disolución 1M de sus iones
E=E0+ RTnF Ln [Mn+]
En otras condiciones
∆G= nFE
![Page 43: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/43.jpg)
43ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
ELECTRODOS DE HIDRÓGENO.
![Page 44: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/44.jpg)
44ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
CALOMELANOS
ELECTRODOS DE REFERENCIA
![Page 45: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/45.jpg)
45ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
“Mi” Serie electroquímica
Ante diferentes alturas, se busca un punto común de referencia y se establece una escala
![Page 46: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/46.jpg)
46ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
![Page 47: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/47.jpg)
47ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
POTENCIAL DE LA PILA
MMn+ + ne
![Page 48: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/48.jpg)
48ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
ee
ee
Se oxidaReductor
Se reduceOxidante
Potencial MENOS POSITIVO
Potencial MÁS POSITIVO
![Page 49: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/49.jpg)
49ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Vamos a hacer pilas
ANODO CATODO
OXIDACIÓN
REDUCCIÓN
IZQUIERDA DERECHA
E PILA >0E PILA =ECÁTODO EÁNODO
ECÁTODO > EÁNODO
![Page 50: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/50.jpg)
50ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Eº(Na+/Na) = 2.71 v.
Eº(Cl2/Cl ) = 1.34v.
Ejemplos de reacciones redox
Eº(Zn2+/Zn) = 0.76 v.
Eº(H+/H2) = 0.0 v.Zn(s) + 2H+ (ac) → Zn2+
(ac) + H2
Eº(Zn2+/Zn) = 0.76 v.
Eº(Cu2+/Cu) = + 0.34 v.
Zn(s) + Cu2+ (ac) → Zn2+(ac) + Cu(s)
Na(s) + ½ Cl2 → NaCl(s)
![Page 51: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/51.jpg)
51ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Ejemplos de reacciones redox
Eº(Zn2+/Zn) = 0.76 v.
Eº(Sn2+/Sn) = 0.14 v.
Eº(Ag+/Ag) = +0.80 v.
Eº(Cu2+/Cu) = + 0.34 v.
2Ag+(ac) + Cu(s) → 2Ag(s) + Cu2+
(ac)
Zn(s) + Sn2+ (ac) → Zn2+(ac) + Sn(s)
![Page 52: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/52.jpg)
52ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Ejemplos de reacciones redox
Reducción de un óxido metálico con carbono
C(s) + 2CuO(s) → 2Cu(s) + CO2 (g)
Reducción del óxido férrico con aluminio (aluminotermia)
Fe2O3(s) + Al(s) → Fe(s) + Al2O3(s)
Eº(Cu2+/Cu) = 0.34 v.
Eº(CO2/ C) = 0.411 v.
Eº( Al3+/ Al) = 1.68 v.
Eº(Fe3+/Fe) = 0.44 v.
![Page 53: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/53.jpg)
53ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Cuanto más positivo sea el valor del potencial estandar de un semisistema, con mayor tendencia se va a dar en el la reacción de
Y será el
Cuanto menos positivo sea el valor del potencial estandar de un semisistema, con mayor tendencia se va a dar en el la reacción de
Y será el
de una posible pila
de una posible pila
CÁTODO
REDUCCIÓN
OXIDACIÓN
ÁNODO
![Page 54: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/54.jpg)
54ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
5. Evolución espontánea de una pila. Ajuste por el método del iónelectrón
El potencial estándar de una pila, E0pila, es la diferencia
de potencial o voltaje de una pila formada por dos electrodos estándar.
Se calcula siempre del siguiente modo:
E0pila = E0
cátodo E0ánodo
![Page 55: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/55.jpg)
55ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Si consideramos la pila formada por los pares
Zn+2(1M)|Zn(s) E0 Zn+2|Zn = 0.763V
Cu+2(1M)|Cu(s) E0 Cu+2
|Cu= 0.340V
El par que tiene el potencial mas positivo (o menos negativo), en este caso el par Cu+2|Cu, actuará como agente oxidante y por lo tanto será el cátodo.
El par que tiene el potencial mas negativo (o menos positivo), en este caso el par Zn+2|Zn, actuará como agente reductor y por lo tanto será el ánodo.
![Page 56: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/56.jpg)
56ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Zn → Zn+2 + 2e Ánodo
Cu+2 + 2e → Cu Cátodo
Zn + Cu+2 → Zn+2 + Cu Pila electroquímica
E0pila = E0
cátodo E0ánodo =
= E0 Cu+2
|Cu E0 Zn+2|Zn =
= 0.340V – (0.763V) = 1.103V
Asi,
![Page 57: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/57.jpg)
57ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Para conseguir ajustar las ecuaciones mas complejas se pueden utilizar diferentes métodos.
El mas empleado es el método del iónelectrón.
En cualquier proceso redox se cumple siempre que
el número de electrones que se pone en juego en la oxidación
debe ser igual al número de electrones que se pone en juego en la reducción.
![Page 58: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/58.jpg)
58ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Una reacción rédox puede ajustarse siguiendo los siguientes pasos:
1. Localiza las especies que cambian de estado de oxidación y escribe las dos semirreacciones.
Ajuste de reacciones rédox
(1) En base a los potenciales de los electrodos, tal y como se ha hecho en el ejemplo anterior, se escribe la ecuación completa, sin igualar, incluyendo en ella todas las especies que experimentan en realidad un cambio en la reacción redox.
(2)Se escriben las dos ecuaciones ión electrón sin igualar
![Page 59: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/59.jpg)
59ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
2.Ajusta cada semirreacción por separado procediendo por el orden siguiente: a) ajusta el número de átomos cuyo estado de oxidación cambia. b) ajusta el oxígeno añadiendo moléculas de H2O a uno de los lados de la ecuación. c) ajusta el hidrógeno añadiendo iones hidrógeno (H+). d) ajusta la carga añadiendo electrones (el número de electrones debe corresponderse con el cambio en el estado de oxidación).
(3)Igualar los átomos de cada una de las ecuaciones ión electrón. En los sistemas ácidos debe añadirse H2O y H+. En los sistemas alcalinos debe añadirse H2O y OH.
(4)Se iguala la carga en cada una de las ecuaciones ión electrón
![Page 60: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/60.jpg)
60ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
3. Multiplica las dos ecuaciones de forma que el número de electrones ganados por una sea igual a los perdidos por la otra. Suma las dos ecuaciones.
4. Si la reacción se realiza en medio básico, añade iones hidróxido (OH) a ambos lados hasta "neutralizar" los iones hidrógeno (H+) convirtiéndolos en H2O.
(5) Si es necesario, se multiplican las semirreacciones por los factores adecuados de modo que los electrones ganados se iguales con los electrones perdidos.
![Page 61: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/61.jpg)
61ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
5. Añade las especies espectadoras y ajústalas.
6. Comprueba el ajuste de la reacción final (número de átomos de cada especie y carga neta). Comprueba que los coeficientes son lo más simples posible.
(5)Se suman las ecuaciones iónelectrón y se obtiene la ecuación global.
![Page 62: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/62.jpg)
62ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
1. Ajusta las siguientes ecuaciones:
• ClO(aq) + CrO2(aq) —» CrO4
2(aq) + Cl(aq) (medio básico).
b) Ag2S2O3(aq) + H2O(l) —» Ag2S(s) + SO42(aq) (medio ácido).
c) Bi(s) + HNO3(aq) —» Bi2O5(s) + NO(g) + H2O(l)
d) KMnO4 + H2SO4 + KI → MnSO4 + I2 + K2SO4 + H2O.
![Page 63: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/63.jpg)
63ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
e) Mn2+ (aq) + S2O82(aq) +H2O(l) —» MnO4
(aq) + SO42(aq)
(medido ácido).
f) H2O2(aq) + Fe2+(aq) —» H2O(l) + Fe3+(aq) (medio ácido).
g)FeSO4(aq)+KMnO4(aq)+H2SO4(aq) —» Fe2(SO4)3(aq)
+K2SO4(aq)+MnSO4(aq)+H2O(l)
![Page 64: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/64.jpg)
64ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
2. Ajusta las siguientes ecuaciones en disolución básica:
a) MnO4(aq) + Cl(aq) Mn2+(aq) + ClO(aq)
b) NO2(aq) + Br2(l) NO3
(aq) + Br(aq)
![Page 65: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/65.jpg)
65ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Ejemplos de reacciones redox
Reducción de un óxido metálico con carbono
C(s) + 2CuO(s) → 2Cu(s) + CO2 (g)
Reducción del óxido férrico con aluminio (aluminotermia)
Fe2O3(s) + Al(s) → Fe(s) + Al2O3(s)
Eº(Cu2+/Cu) = 0.34 v.
Eº(CO2/ C) = 0.411 v.
Eº( Al3+/ Al) = 1.68 v.
Eº(Fe3+/Fe) = 0.44 v.
![Page 66: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/66.jpg)
66ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
C(s) + 2CuO(s) → 2Cu(s) + CO2 (g)
Fe2O3(s) + Al(s) → Fe(s) + Al2O3(s)
![Page 67: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/67.jpg)
67ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Notación de las células electroquímicasZn(s) + Cl2(g) —» Zn2+(aq) + Cl(aq)
Zn(s) │Zn2+(aq) ││ Cl2(g) │ Cl(aq)
ANODO CATODO
OXIDACIÓN
REDUCCIÓN
IZQUIERDA DERECHA…y barras para separar: │ dentro de la semirreacción
│ │ entre dos semirreacciones
![Page 68: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/68.jpg)
68ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
El potencial eléctrico mide la energía por las cargas negativas que circulan.
Los potenciales estandar de reducción son propiedades intensivas
Es el valor del potencial en condiciones estandar
Si se modifica el coeficiente estequiométrico de una pilas de una semirreacción, esto,
NO VA A AFECTAR AL VALOR DEL POTENCIAL ESTANDAR DE REDUCCIÓN
![Page 69: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/69.jpg)
69ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Y ahora….. Un poco de Termodinamica
La energía libre de Gibbs mide la
espontaneidad de un proceso
El potencial de un sistema o de un
semisistema mide la espontaneidad de una
reacción redox¿La relación entre ellas?
∆G= nFE
6. Espontaneidad de los procesos redox, ∆G
![Page 70: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/70.jpg)
70ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
∆G= nFE n es el número de electrones intercambiados
F es la constante de Faraday (cantidad de carga eléctrica de un mol de electrones) 96.500 culombios/ mol e
Tanto n como F son valores positivos
Un valor de potencial positivo
Valor de energía libre negativo
PROCESO ESPONTANEO
DE REDUCCIÓ
N
![Page 71: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/71.jpg)
71ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Si el potencial de la pila es positivo entonces el proceso redox es espontáneo.
Asi para la pila: Zn + Cu+2 → Zn+2 + Cu
Eºpila = 1.103V
∆G = n F Eºpila = = (2 mol e x 96485 C/mol e x 1.103 V) =
212845,91 Kj Espontáneo
Eº(Zn2+/Zn) = 0.76 v.Eº(Cu2+/Cu) = + 0.34 v.
EºcatodoEºanodo = Eºpila
![Page 72: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/72.jpg)
72ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Para una reacción electroquímica
∆G= nFE
Para una reacción química
∆G= ∆G0 + RT Ln K
Luego: nFE = ∆G0 + RT Ln K
Y dividiendo por nFE = E0 Ln KRT
nFSiendo ∆Gº= nFEº
![Page 73: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/73.jpg)
73ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Por K entendemos la relación de concentraciones de un proceso en equilibrio
Cuando el proceso no está en equilibrio, la relación de concentraciones “suele” representarse
como Q
aA + bB + …→ mM + nN + …
Para un proceso del tipo
¿Qué ocurre si una pila está en equilibrio?
E = E0 Ln KRTnF
![Page 74: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/74.jpg)
74ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
∆G= ∆G0 + RT Ln Q Q=[A]a [B]b…
[M]m[N]n…
aA + bB + …→ mM + nN + …
∆G= nFESi sustituimos
Y si dividimos por –nF…
−nFE= nFEº + RT Ln QQueda
![Page 75: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/75.jpg)
75ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
E = E0 Ln QRTnF
Ecuación de Nersnt:Relaciona el potencial con
las concentraciones
7. Ecuación de Nerst
![Page 76: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/76.jpg)
76ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
E = E0 Ln QRTnF
Si lo pasamos a logaritmos decimales, y consideramos el proceso a tamperatura
ambiente (298ºK)
E = E0 lg Q0,059n
Ecuación que se usa normalmente
![Page 77: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/77.jpg)
77ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
En condiciones estandar la concentración de las especies iónicas es 1M y el potencial de pila, E0
pila, se calcularia:
E0pila = E0
cátodo E0ánodo = 0.250 V – (0.277 V) = 0.027 V
Tomemos como ejemplo la pila formada por los pares:
Co+2/Co Eo(Co+2/Co) = –0.277 V Ánodo Agente reductor. Ni+2/Ni Eo(Ni+2/Ni) =0.250 V Cátodo Agente oxidante.
Un esquema de la pila internacionalmente aceptado es el siguiente:
Co+2 (1M) | Co || Ni+2 (1M) | Niánodo puente salino cátodo
![Page 78: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/78.jpg)
78ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
La reacción es espontánea y tendría lugar de la siguiente manera:
Co + Ni+2 → Co+2 + Ni∆G = n F E0
pila = (2 mol e x 96485 C/mol e x 0.027 V) = 5210,19Kj Espontánea
Pero… si las concentraciones de las especies iónicas no fuesen 1M, por ejemplo
Co+2 (1M) | Co || Ni+2 (0.01M) | Ni
¿seguiría siendo expontánea la reacción? ¿Cuál sería Epila e ∆G?.
![Page 79: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/79.jpg)
79ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Si aplicamos la ecuación de Nerst:
Epila=E0pila 0.059/n log = E0
pila0.059/n log =
= 0.027 V – 0.059/2 log = 0.032 V
∆G = n F E0pila = 5210,19Kj NO
ESPONTÁNEA.
La pila se desarrolla en sentido contrario.
|C|c |D|d
|A|a |B|b
|Co+2|
| Ni+2|
1
0.01
Co + Ni+2 → Co+2 + Ni
Para estas concentraciones
![Page 80: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/80.jpg)
80ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Nerst
Nerst
Estandar
![Page 81: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/81.jpg)
81ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Cuando no se desarrolla espontáneamente, sino que se
impone el sentido de la corriente, se dice que se desarrolla en condiciones electrolíticas.
Cuando un proceso redox se desarrolla espontáneamente se dice que se desarrolla en condiciones galvánicas.
![Page 82: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/82.jpg)
82ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Baterías primarias o pilas. La reacción de la pila no es reversible. Cuando los reactivos se han transformado casi por completo en productos, no se produce más electricidad y se dice que la pila se ha agotado
Baterías secundarias. La reacción de la batería puede invertirse, haciendo pasar electricidad a través de la batería (cargándola). Esto significa que la batería puede utilizarse durante muchos ciclos de descargacarga seguidos
Baterías de flujo y células de combustible. Los materiales (reactivos, productos, electrolitos) pasan a traves de la batería, que es un dispositivo para convertir energía química en energía eléctrica.
8. Pilas y baterías
![Page 83: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/83.jpg)
83ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Pila de Leclanche (pila seca)Es la pila más habitualmente usada. Los componentes principales de la pila son una barra de grafito que hace de cátodo, un recipiente de zinc que hace de anodo y un electrolito que varia según sea o no alcalina. El voltaje máximo es de 1.55 V. En la figura 3 se representa la pila. Las reacciones son:Oxidación: Zn(s) → Zn+2 (ac) + 2 e
Reducción: 2MnO2(s) + H2O (l) + 2 e → Mn2O3 (s) + 2 OH (ac) Electrolito: NH4Cl KOH (30%)
La pila de Leclanché es una batería primaria, no puede ser recargada. Una forma mejor de la pila de Leclanche es la pila alcalina, que utiliza como electrolito NaOH o KOH en ves de NH4Cl. La semireacción de reducción es la misma, pero la de oxidación implica la formación de Zn(OH)2. Las ventajas de la pila alcalina son que el zinc no se disuelve tan fácilmente en un medio básico como en uno ácido y que la pila mantiene mejor su voltaje al extraerse corriente de ella.
![Page 84: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/84.jpg)
84ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Acumulador o batería de plomoEs la bateria secundaria mas conocida. Se utiliza en automóviles desde
principios del siglo XX. Se puede utilizar repetidamente porque es reversible, y por lo tanto, puede recargarse. En la figura 4 se representa
la el acumulador de plomo. El voltaje de la bateria es 2,02V. Las reacciones son:
Oxidación: Pb(s) + H2SO4 (ac) → PbSO4 (s) + 2H+ + 2e
Reducción: PbO2(s) + H2SO4 (ac) + 2e → PbSO4 (s) + H2O
Ecel = E PbO2/PbSO4 E PbSO4/Pb 0 1.74 V (0.28 V) = 2.02 VCuando se arranca el motor del coche, la batería se descarga. Pero cuando el coche se pone en movimiento constantemente se esta recargando gracias a un alternador que mueve el motor.
![Page 85: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/85.jpg)
85ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
![Page 86: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/86.jpg)
86ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Pila de platazinc. Pila de botónLa capacidad de almacenamiento es seis veces mayor que una bateria de plomo del mismo tamaño, de ahí que se usen como baterías de botón. Estas baterías se utilizan entre otros usos en relojes, cámaras, audífonos, etc. El voltaje de la batería es de 1.8V. En la figura 5 se representa la pila platazinc. Las reacciones sonOxidación: Zn(s) + 2OH(ac) → ZnO (s) + H2O (l) + 2e
Reducción: Ag2O(s) + H2O (l) + 2e → 2 Ag (s) + 2OH(ac)
![Page 87: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/87.jpg)
87ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
PILAS DE COMBUSTIBLE
El rendimiento de la reacción
viene determinado
por la ecuación de Nerst
![Page 88: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/88.jpg)
88ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
El hidrógeno fluye hacia el ánodo donde un catalizador como el platino facilita su conversión en electrones y protones (H+).
Estos atraviesan la membrana electrolítica para combinarse con el oxígeno y los electrones en el lado del cátodo (una reacción catalizada también por el platino).
Los electrones, que no pueden atravesar la membrana de electrolito, fluyen del ánodo al cátodo a través de un circuito externo y alimentan nuestros dispositivos eléctricos.
![Page 89: Tema 10. Reacciones Redox - COnnecting REpositories · Tema 10. Reacciones Redox Presentaciones adaptadas al texto del libro: “Temas de química (II) para alumnos de ITOP e ICCP”](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052408/5f0d7f9e7e708231d43aa856/html5/thumbnails/89.jpg)
89ROCÍO LAPUENTE ARAGÓ Departamento de Ingeniería de la Construcción
Baterías LitioIón (Liion): Utilizan un ánodo de Litio y un cátodo de Ión.
Li + Li+ Li+ + Li
Su desarrollo es más reciente, y permite llegar a densidades del orden de 115 Wh/kg.
No sufren el efecto memoria.
¿Cómo funciona?