Principios de Electroquímica y Funcionamiento de las Celdas Redox

Conceptos Fundamentales de las Reacciones Redox

Una reacción de oxidación-reducción es aquella que tiene lugar mediante la transferencia de electrones entre especies químicas.

• Oxidación: es el proceso de pérdida de electrones por parte del agente reductor.
• Reducción: es el proceso de ganancia de electrones por parte de un agente oxidante.
• Reacciones de oxidación-reducción o redox: son los procesos químicos en los que tiene lugar alguna variación en el número de oxidación de los elementos involucrados.

La Pila Voltaica y el Modelo de la Pila Daniell

Una pila voltaica es un dispositivo que permite producir una corriente eléctrica a partir de una reacción de oxidación-reducción espontánea.

Componentes de la Pila Daniell

La pila Daniell es un tipo de pila voltaica compuesta por cobre y zinc, que consta de los siguientes componentes esenciales:

• Un electrodo de zinc: consiste en una lámina de este metal introducida en una disolución acuosa de una sal soluble de Zn, como el ZnSO₄. En este electrodo, que actúa como el polo negativo denominado ánodo, tiene lugar la oxidación. Durante el proceso, disminuye la masa del metal debido a su disolución:
  Zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2e^-.
• Un electrodo de cobre: constituido por una lámina de este metal que se sumerge en una disolución de una sal soluble de Cu²⁺, como el CuSO₄. Este es el electrodo positivo llamado cátodo; en él tiene lugar la reducción y, durante el proceso, aumenta la masa de cobre:
  Cu²⁺ (aq) + 2e^- → Cu (s).
• Un conductor externo: filamento metálico que permite el flujo constante de los electrones desde el ánodo hacia el cátodo.
• Un voltímetro: instrumento intercalado en el circuito que mide la fuerza electromotriz de la pila.
• Un puente salino: su misión es cerrar el circuito y mantener constante la neutralidad eléctrica de las dos disoluciones.

Medición del Potencial y Electrodo de Hidrógeno

Electrodo Estándar de Hidrógeno

Al electrodo estándar de hidrógeno se le ha asignado, por convención, un potencial estándar E⁰ = 0,00 V. Consiste en una lámina de platino sumergida en una disolución de ácido clorhídrico (HCl) 1 M a 25 ºC, a través de la cual se burbujea gas H₂ a una presión de 1 atm.

Potencial Estándar de un Electrodo

El potencial estándar de un electrodo es la diferencia de potencial medida en una pila formada por dicho electrodo y el electrodo de hidrógeno, ambos operando en condiciones estándar.

El cálculo del potencial total se realiza mediante la fórmula:
E⁰_pila = E⁰_cátodo - E⁰_ánodo.

Es importante destacar que una reacción redox es espontánea si el potencial resultante de la pila es mayor que cero (E⁰ > 0).