Entendiendo las Valoraciones Redox y su Aplicación en Pilas Galvánicas y Electrolíticas

Valoraciones Redox

En estas reacciones se va a cumplir la ley de los equivalentes, es decir, reaccionará el mismo número de equivalentes de oxidantes que de reductores.

Teniendo en cuenta que la M_eq del oxidante se calcula dividiendo la M_m o atómica/número de electrones que haya captado, la M_eq del reductor es la M_m o atómica/número de electrones cedidos.

Electroquímica

La electroquímica es la parte de la química que estudia los procesos electroquímicos que pueden ser de dos tipos:

• Consiste en producir energía eléctrica a partir de energía química, mediante una transferencia de electrones.
• Es el inverso al anterior y consiste en producir una reacción redox mediante la aplicación de energía eléctrica.

Pilas Galvánicas o Daniell

El puente salino consiste en un tubo de vidrio en forma de U, abierto por ambos extremos, en donde se introduce un algodón impregnado en una disolución salina, de manera que compense las cargas que hay en dos vasos. Los electrones van por el hilo conductor y pasan del ánodo al cátodo.

En el vaso donde se realiza la oxidación es el polo negativo (ánodo) y donde se realiza la reacción es el polo positivo (cátodo).

Potenciales Normales y Notación de la Pila

De los dos electrodos que constituyen la pila, uno tiene tendencia a ceder electrones, y el otro a captarlos. Para saber esa tendencia, se mide su fuerza electromotriz (f.e.m) o potencial, que se representa por E y se mide en V. Como no es posible medir el potencial de un electrodo de manera aislada, tenemos que tomar otro como referencia, que es el electrodo normal en H₂ (g), que consiste en una lámina de platino inerte, introducida en H₂ (g) a 1 atm de presión y en concentración de 1M. El potencial del H₂ es 0.

Para representar una pila utilizamos la notación de la pila:

Zn/Zn²⁺ (1M)//Cu²⁺ (1M)/Cu

Ánodo (O)      Cátodo (R)

Potencial Normal de una Pila

Se calcula algebraicamente los potenciales de oxidación y reducción. Estos nos van a servir, además de para calcular el potencial de una pila, para poder predecir si esta reacción se produce de forma espontánea o no.

E^º pila = E^º cátodo - E^º ánodo

Entre estas pilas, el potencial siempre tiene que salir positivo.

Espontaneidad de una Pila

W_elect = q.E = n.F (96500)

ΔG = ΔH (Q - W_elect) - TΔS (Q)

ΔG = Q - W_elect - Q

ΔG = -n.F.E (E > 0 / ΔG < 0: espontánea; E < 0 / ΔG > 0: no espontánea)

Ecuación de Nernst

Permite el cálculo del potencial de una pila en condiciones no estándar.

E^º pila = E^º pila - 0.059/n log K_c

Pilas Electrolíticas

En estas pilas se produce una electrólisis, es decir, la descomposición de una sal, debido al paso de una corriente eléctrica. El potencial de la pila es negativo, por lo que es un proceso no espontáneo.

Si tenemos cloruro sódico fundido en un recipiente adecuado, denominado cuba o célula electrolítica, en donde se encuentran dos electrodos. Al pasar la corriente eléctrica, se observa un desprendimiento de burbujas de Cl₂ en el polo positivo (ánodo), mientras que en el polo negativo (cátodo) se deposita Na metálico.

Leyes de Faraday

Existe una relación entre la cantidad de electricidad suministrada y la masa de sustancia que se deposita en un electrodo. Esto viene dado por las leyes de Faraday:

• La cantidad depositada por electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad.

m α q

q = I.t

m α I.t

m = M_eq/F . I.t

m = M_at/n.F . I.t

• Masa de diferentes sustancias liberadas por la misma cantidad de electricidad son directamente proporcionales a las masas equivalentes de las mismas.

Diferencias entre Ambas Pilas