22 Electroquimica I 11 05 05

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Reacciones de óxido-reducciónReacciones de óxido-reducción

Pilas

11 de mayo de 2005

Cátedra de Química General e Inorgánica


Reacciones de óxido-reducción

Son reacciones químicas en las

cuales las sustancias experimentan

un cambio en el número de

oxidación.


Numero de oxidación de los elementos en sus compuestos


Conceptos básicosConceptos básicos

• Reductor: Es la sustancia que se oxida.

• Oxidación: Pérdida de electrones.

Aumenta el número de oxidación.

Zn0(s) Zn2+(ac) + 2 e


Reducción: Ganancia de electrones. Disminuye el número de oxidación.

Zn2+(ac) + 2 e Zn0 (s)

Oxidante: Es la sustancia que se reduce.

ConceptosConceptos básicosbásicos


2 H+ + Zno H2 + Zn2+

Zno Zn2+ + 2e-

2 H+ + 2e- H2

Oxidación

Reducción

Par redox


Reacciones redox

H2 ardiendo en el aire para dar agua

S ardiendo en el

aire para dar SO2

Al +Br2 Al3BrNa +Cl NaCl

Mg


Reacciones redox


S ardiendo en el

aire para dar SO2


Mg

H2 + O2 H2 O

H2 2 H+ + 2e-

O2 + 2e- O2-

Reacciones redox


Reacciones redox


S ardiendo en el

aire para dar SO2


Mg

S(s) + O2 (g) SO2(g)

Reacciones redox

0 0 +4 -2


Reacciones redox


S ardiendo en el

aire para dar SO2


Mg

Mgo +N2 Mg3N2

nitruro de magnesio

Mgo(s) + ½ O2(g) MgO

óxido de magnesio

Reacciones redox

0 0 +2 -3

0 0 +2 -2



S ardiendo en el

aire para dar SO2

Al +Br2 Al3Br

Mg

Reacciones redox

Na(s) + ½ Cl2 NaCl

0 0 +1 -1


Reacciones redox


S ardiendo en el

aire para dar SO2

Na +Cl NaCl

Mg

Reacciones redox

2Al(s) +3 Br2 2 AlBr3

0 0 +3 -1


Conceptos básicosConceptos básicos

• Son procesos simultáneos. Siempre se mantiene el principio de electroneutralidad.


Reacciones de descomposición

2HgO(s) 2 Hg(l) + O2(g) 2KClO3(s) 2 KCl(s) + O2(g)


Reacciones de desplazamiento de H2

2Na(s) + H2O(l) 2NaOH(ac) +H2(g) Ca(s) +2H2O(l) Ca(OH)2(s) +H2(g)


Reacciones con ácido clorhídrico

Fe(s)+2H+(ac) Fe2+(ac)+ H2(g) Zn(s)+2H+(ac) Zn2+(ac)+ H2(g)

Mg(s)+2H+(ac) Mg2+(ac)+ H2(g)


Reacciones de desplazamiento de metales

Zn+CuSO4 ZnSO4+ Cu

Zn(s)+Cu2+(ac) Zn 2+(ac)+ Cu(s)

Cu+2AgNO3 Cu(NO3)2+ Ag

Cu(s)+2Ag+(ac) Cu2+(ac)+ 2Ag(s)


Serie de actividad de los metales

Des

pla

zan

el h

idró

gen

o d

e lo

s ác

ido

s

Des

pla

zan

el h

idró

gen

o d

el v

apo

r

Des

pla

zan

el h

idró

gen

o d

el a

gu

a fr

ía


Desplazamiento de halógeno

KBr(ac) 2KBr(ac)+Cl2(g) 2KCl(ac)+Br2(l)


Energía eléctrica Energía química

ElectroquímicaElectroquímica

Estudia la conversión entre la energía eléctrica y la energía química

Procesos electroquímicos Procesos redox


Ag+ + Feo Agº + Fe2+

Feo Fe2+ + 2e-

Ag+ + 1e- Agº

Oxidación

Reducción

Par redox


Experiencia de John DaniellExperiencia de John Daniell

Zn0 + Cu2+ Zn2+ + Cu0


E0 Zn2+ / Zn0 = - 0,76 V

E0 Cu2+ / Cu0 = +0,34 V

Zn0 + Cu2+ Zn2+ + Cu0

Experiencia de John DaniellExperiencia de John Daniell


Una pila es un dispositivo donde se utiliza una reacción química espontánea para generar corriente eléctrica.

Pilas galvánicas o voltaicasPilas galvánicas o voltaicas

Está formada por dos electrodos, que son conductores metálicos que hacen contacto eléctrico con el contenido de la pila y un electrolito que actúa como conductor de iones.

Celda electroquímica:

Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Reacciones de Zn y Cu

ánodo cátodo

Puente salino

voltímetro

algodón

soluciónsolución

Reacción neta

es oxidado

a en el ánodoes reducido

a en el cátodo


Electrodo de referenciaElectrodo de referencia

Es el electrodo de hidrógeno en condiciones

estándar

[ H+ ] = 1 M Sobre un conductor

H2 a 1 atm sólido inerte (Platino)

Se le asigna Eº = 0 V

2 H+ (aq) + 2 e- H2 (g)


voltímetrovoltímetro voltímetrovoltímetro

Electrodo de Zn Electrodo de H2 Electrodo de H2 Electrodo de Cu

(electrodo)

(electrodo)

Puente salinoPuente salino

Celdas que operan en condiciones estándar

Zn(s) Zn2+(ac,1M) + 2e

2H+(ac, 1M) + 2e H2(g, 1 atm) Cu2+(ac, 1M) + 2e Cu(s)

H2(g, 1 atm) 2H+(ac, 1M) + 2e


Electrodo de hidrógeno operando en condiciones estándarElectrodo de hidrógeno operando en condiciones estándar

Electrodo de


1) Proporciona una superficie en la que pueden disociarse las moléculas de hidrógeno

H2 2 H+ + 2 e -

2) Sirve como conductor eléctrico eléctrico

para el circuito externo.

Porque el electrodo de platino?


Variación del potencial de reducción en la tabla periódica.

Los valores más negativos Los valores más negativos

se encuentran a la se encuentran a la

izquierda (izquierda (reductores) y los ) y los

positivos a la derecha positivos a la derecha

((oxidantesoxidantes))


Una pila es un dispositivo donde se utiliza una reacción química espontánea para generar corriente eléctrica.

Pilas galvánicas o voltaicasPilas galvánicas o voltaicas

Está formada por dos electrodos, que son conductores metálicos que hacen contacto eléctrico con el contenido de la pila y un electrolito que actúa como conductor de iones.

Celda electroquímica:


La reacción de reducción siempre tiene lugar en el cátodo.

La reacción de oxidación siempre tiene lugar en el ánodo.

Por convención:

El cátodo corresponde al polo positivo de la pila.

El ánodo corresponde al polo negativo de la pila.

El puente salino se utiliza para unir los dos compartimentos de los electrodos y completar el circuito eléctrico. El más

utilizado es el KCl.


Diagrama de una pilaDiagrama de una pila

- Zno (s)/ Zn2+(aq) // Cu2+ (aq) / Cuo(s)

+

1M 1M

Zn0 + Cu2+ Zn2+ + Cu0

Zn(s) Zn2+(ac,1M) + 2e

significaCu2+(ac,1M) + 2e Cu(s)

significa

Significa puente salino

cátodoánodo


¿Cómo determinamos cuál especie ¿Cómo determinamos cuál especie se oxida y cuál se reduce?se oxida y cuál se reduce?

Por medio de la tabla de Por medio de la tabla de potenciales de reducción.potenciales de reducción.


Electrodo de referencia

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