Material Final (Electroquímica resumen)(Chem106)

• Electroquímica


  Área de la química que estudia los cambios químicos producidos por la corriente y la producción de electricidad mediante reacciones químicas
• Procesos de oxidación – reducción


  1. Oxidación - pérdida de electrones

  2. Reducción - ganancia de electrones
• Reacción de oxidación - reducción


  • 2Na + Cl2 ⟶ 2Na+ + 2Cl-
• Agente reductor


  Especie química que pierde los electrones o que se oxida
• Agente oxidante


  Especie química que gana los electrones o que se reduce
• Medias reacciones


  Reacciones químicas balanceadas que representan por separado los procesos de reducción y de oxidación
• Celdas electroquímicas


  Artefactos utilizados para inducir una reacción química o para producir electricidad
• Celdas electrolíticas


  Aquellas en las que se utiliza una corriente eléctrica de una fuente externa para hacer que una reacción de oxidación – reducción, que no es espontánea, pueda ocurrir
• Cátodo


  Electrodo negativo que recibe los electrones los cuales son transferidos a un ion positivo o una molécula que se reduce

  
• Ánodo


  Electrodo positivo donde un ion o una molécula pierde electrones los cuales son transferidos hacia el cátodo
• Reacciones en celdas electrolíticas


  1. Compuestos iónicos derretidos

  2. Soluciones acuosas de electrolitos
• Culombio (C)


  Unidad usada para expresar la cantidad de carga eléctrica, definida como la cantidad de carga transportada en un segundo por una corriente constante de un amperio (1A)
• Faradio (F)


  Carga en coulombios asociada a un mol de electrones
• Amperio (A)


  Unidad usada para expresar el flujo de la carga eléctrica, equivalente al paso de un culombio por segundo por un punto determinado del circuito
• Leyes de Faraday


  Establecen que la masa de una sustancia que se produce en un electrodo es directamente proporcional a la cantidad de corriente que ha pasado por la celda
• Celdas galvánicas o voltaicas


  Utilizan una reacción de oxidación-reducción espontánea para producir una corriente
• Procesos en los electrodos de celdas galvánicas


  1. Ánodo: Zn(s) ⟶ Zn2+ + 2e-

  2. Cátodo: Cu2+ + 2e- ⟶ Cu(s)

  
• Transferencia de electrones en una celda galvánica


  1. Oxidación en el ánodo: Zn(s) ⟶ Zn2+ + 2e-

  2. Reducción en el cátodo: Cu2+ + 2e- ⟶ Cu(s)

  3. Flujo de electrones del ánodo al cátodo

  4. Migración de iones Cl- del puente salino al ánodo

  5. Migración de iones K+ del puente salino al cátodo
• Potencial de unión líquida


  Potencial que se desarrolla en las interfaces de las soluciones de las semiceldas
• Celda reversible


  Celda en la que al invertir la dirección de la corriente se obtiene en los electrodos la reacción inversa
• Celda irreversible


  Celda en la que al invertir la dirección de la corriente ocurre una reacción completamente diferente
• Diagrama de una celda electroquímica


  Notación corta que describe la celda: lado izquierdo = semicelda de oxidación (ánodo), lado derecho = semicelda de reducción (cátodo), / = separación entre dos fases, // = puente salino
• Ecuación de Nernst


  1. ∆G = ∆G° + RT ln Q

  2. ε = ε° - (RT/nF) ln Q
• Potencial normal de una celda o electrodo


  Potencial cuando las concentraciones de las especies que reaccionan es 1 M y las presiones parciales de los gases presentes es 1 atm
• Electrodo normal de hidrógeno (SHE)


  Electrodo de referencia con potencial normal asignado de 0.00 V
• Electrodo de calomel saturado (SCE)


  Electrodo de referencia con potencial normal de 0.244 V
• Electrodo de plata-cloruro de plata (Ag/AgCl)


  Electrodo de referencia con potencial normal de 0.233 V
• Definición del potencial de un electrodo


  Potencial de una celda donde el electrodo en cuestión actúa como cátodo y el electrodo normal de hidrógeno actúa como ánodo

  
• Li+


  Difícil de reducir
• Li


  Se oxida fácilmente para dar Li+
• Electrodo de calomel saturado (SCE)


  Consiste de mercurio en una solución saturada con Hg2Cl2 y KCl
• Reacción asociada al electrodo de calomel saturado

  Hg2Cl2 (s) + 2e- ⇌ 2 Hg (ℓ) + 2Cl-
• Electrodo de plata – cloruro de plata (Ag/AgCl)


  La media reacción asociada a este electrodo es AgCl (s) + 1e- ⇌ Ag (s) + Cl-
• Potencial de un electrodo


  El potencial de una celda donde el electrodo en cuestión actúa como cátodo y el electrodo normal de hidrógeno actúa como ánodo

  
• Cálculo del potencial de una celda


  1. Cátodo: Cd2+ + 2e- ⇌ Cd

  2. Ánodo: H2 (g) ⇌ 2H+ + 2e-

  3. Neta: Cd2+ + H2 (g) ⇌ Cd + 2H+
• Potencial medido


  Corresponde al potencial de la media reacción del cátodo
• Cálculo del potencial de un electrodo


  Aplicar ecuación de Nernst: ε = ε଴ + 0.0592/n log [Cdଶା]
• Cálculo del potencial de un electrodo de Pt


  Br2 (ℓ) + 2e- ⇌ 2Br-; ε = ε଴ + 0.0592/n log [Brି]ଶ
• Cálculo del potencial de un electrodo de Ag


  Ag+ + 1e- ⇌ Ag (s); ε = ε୅୥శ

  ଴ + 0.0592 log [Ag+]

  
• Potencial normal de reducción de la sal, AgCl


  ε୅୥େ୪

  ଴ = ε୅୥శ

  ଴ + 0.0592 log Kps