Tema 7 Redox 2 batx

Click here to load reader

  • date post

    13-Jul-2015
  • Category

    Education

  • view

    2.485
  • download

    5

Embed Size (px)

Transcript of Tema 7 Redox 2 batx

  • Tema 7

    Reaccions electroqumiques

  • Part de la qumica que estudia la interconversi entre lenergia elctrica i lenergia qumica.Electroqumica

  • El terme oxidaci va comenar a utilitzar-se per indicar que un compost augmentava la proporci dtoms doxgen.Igualment, es va utilizar el terme de reducci per indicar una disminuci a la proporci doxgen.

    Actualment:

    Oxidaci: Prdua delectrons o augment en el nmero doxidaci

    Cu Cu2+ + 2e

    Reducci:Guany delectrons o disminuci en el nmero doxidaci.

    Ag+ + 1e Ag

    Sempre que es produeix una oxidaci ha de produir-se simultniament una reducci.Cada una daquestes reaccions es denominen semirreaccions.

    7.0. Concepte doxidaci-reducci: nmero doxidaci

  • Exemple: Cu +AgNO3Introduim un electrode de Cu en una dissoluci de AgNO3, De manera espontnia el Cu soxidar passant a la dissoluci com Cu2+.Mentres que la Ag+ es reduir passant a ser Ag. metlica: a) Cu Cu2+ + 2e (oxidaci)b) Ag+ + 1e Ag (reducci).

  • Exemple: Zn + Pb(NO3)2Al introduir una lmina de Zn en una dissoluci de Pb(NO3)2.La lmina de Zn es recobreix amb una capa de plom: a) Zn Zn2+ + 2e (oxidaci)b) Pb2+ + 2e Pb (reducci).

  • Nmero doxidaciEs la crrega que tindria un tom si tots els seus enllaos fossin inics.El n.oxidaci no te perqu ser la crrega real que te un tom, tot i que a vegades coincideix.Com saber el nmero doxidaci:Tots los elements en estat neutre tienen n oxidaci= 0.L oxigen= 2.L hidrogen= 1 als hidrurs metlicos +1 a la resta de compostosmetalls alcalins= +1Metalls alcalino-terris=+2

  • La suma dels n oxid. de una molcula neutra es sempre 0.Si es tracta dun i monoatmic es igual a la seva crrega.

    Exemple:Calcular el n oxidaci del S en ZnSO4

    Zn=+2 O=2; +2 +(S) + 4 (2) = 0 (S) = +6

  • 7.1. Introducci a les reaccions REDOXReacci doxidaci-reducci: Aquella reacci en qu es dna una transferncia delectrons entre dues espcies qumiques.

    Zn + Cu2+ Zn2+ + CuSemireacci doxidaciZn perd electrons: soxida; augmenta el nmero doxidaci, s lagent reductorSemireacci de reducciCu2+ guanya electrons: es redueix; disminueix el nmerodoxidaci, s lagent oxidantZn Zn2+ + 2e-

    Cu2+ + 2e- Cu

  • CO + O2 CO2Com podem saber si estem davant una reacci redox?Mitjanant els estats doxidaciA cada element li assignem un estat doxidaci:Una reacci s redox si hi ha canvis en els estats doxidaciCO + O2 CO2

  • Igualaci de reaccions redox (mtode del i-electr)Es basa en la conservaci tant de la massa com de la crrega (els electrons que es perden en la oxidaci sn els mateixos que els que es guanyen en la reducci).

    Es tracta descriure les dues semirreaccions que tenen lloc i desprs igualar el n de dambdues, de forma que al sumar-les els electrons desapareguin.

  • Exemple: Zn + AgNO3 Zn(NO3)2 + AgA) Escriure les espcies reals, es a dir els compostos inics dissociats, els cids dissociats..etc.

    B) Identificar els tomos que canviin el seu n oxidaci. Zn(0) Zn(+2);Ag (+1) Ag (0)

    C) Escriure semirreaccions amb molculas o ions tal i com estan realment en dissoluci (Zn, Ag+, NO3, Zn2+, Ag)Oxidaci: Zn Zn2+ + 2e Reducci: Ag+ + 1e Ag

  • D)Igualar la massa i la crregaAjustar el n de electrons de forma que al sumar les dues semirreaccions, aquests desapareguinEn aquest exemple hem de multiplicar per 2

    Sumar les dues semirreaccions: obtindrem lequaci inicaOxidaci: Zn Zn2+ + 2eReducci: 2Ag+ + 2e 2AgEquaci Inica: Zn + 2Ag+ Zn2+ + 2Ag

  • E) Escriure la reacci qumica complerta utilitzant els coeficients trobats a lequaci inica i afegint les molcules o ions que no intervenen directament en la reacci redox en lexemple, el i NO3 i comprovar que tota la reacci quedi ajustadaZn + 2 AgNO3 Zn(NO3)2 + 2 Ag

  • Igualaci redox en medi cid

    A) Escriure les espcies reals, es a dir els compostos inics dissociats, els cids dissociats..etc. I veure els toms que canvien de nmero doxidaci.KMnO4 + H2SO4 + KI MnSO4 + I2 + K2SO4 + H2O

    KMnO4 K+ + MnO4 H2SO4 2 H+ + SO42 KI K+ +I MnSO4 Mn2+ + SO42 K2SO4 2K+ + SO42 I2 i H2O estan sense disociar.

  • Igualar la massa afegint H+ i H2OOxidaci: 2 I I2 + 2e iodur s el reductorReducci: MnO4 + 8 H+ + 5e Mn2+ + 4 H2O permanganat s loxidant

    B)Ajustar el n delectrons de forma que al sumar les dues semirreaccions, aquests desapareguin:Ox.: 5 x (2 I I2 + 2e) Red.: 2 x (MnO4 + 8 H+ + 5e Mn2+ + 4 H2OEquaci inica10 I +2MnO4 +16H+ +10e5I2 +2Mn2+ +8 H2O+10 e

  • Escriure la reaccin qumica complerta

    2 KMnO4+8 H2SO4 +10 KI2MnSO4+5I2+6 K2SO4 + 8 H2O

    La 6 molculas de K2SO4 (substncia que no interv a la reacci redox) sobtenen per tanteig.

  • Igualaci redox en medi bsic

    A) Escriure les espcies reals, es a dir els compostos inics dissociats, els cids dissociats..etc. I veure els toms que canvien de nmero doxidaci.. Cr2(SO4)3 + KClO3 + KOH K2CrO4 + KCl + K2SO4 + H2O

    Cr2(SO4)3 2Cr3+ + 3 SO42 KClO3 K+ +ClO3KOH K+ + OHK2CrO4 2 K+ + CrO42KCl K+ + ClK2SO4 2K+ + SO42 H2O est sin disociar.

  • Igualar la massa afegint OH- i H2OOxidaci: Cr3+ + 8 OH CrO42 + 4 H2O + 3e Cr3+ s el reductorReducci: ClO3 + 3 H2O + 6e Cl + 6 OH. ClO3 s loxidantB)Ajustar el n delectrons de forma que al sumar les dues semirreaccions, aquests desapareguinOx.: 2(Cr3+ + 8OH CrO42 + 4H2O + 3e)Red.: ClO3 + 3 H2O + 6e Cl + 6 OH

    Equaci inica:2Cr3++16OH+ClO3 +3H2O2CrO42 +8 H2O+Cl +6OH

    2 Cr3+ + 10 OH + ClO3 2 CrO42 + 5 H2O + Cl

  • Escriure la reaccin qumica complerta

    Cr2(SO4)3 +10KOH +KClO3 2 K2CrO4 +5H2O+KCl+3K2SO4 Les 3 molcules de K2SO4 (substncia que no interve en la reacci redox) sobtenen per tanteig.

  • 7.2 Valoraci redoxEs similar a la valoraci cid-base. (`procediment, muntatge..etc)Sha de determinar la concentraci duna substncia a travs dun procs redox i de substncies que canviin de color (pot ser un indicador o un reactiu) Exemple: Es valoren 50 ml de una dissoluci de FeSO4 acidulada amb H2SO4, amb 30 ml de KMnO4 0,25 M. Quina ser la concentraci del FeSO4 si el MnO4 pasa a Mn2+?

    Red.: MnO4 + 8 H+ + 5e Mn2+ + 4 H2OOxid.: Fe2+ Fe3+ + 1e

    SOLUCI = 0,75 M

  • 7.3 Cel.les Galvniques o PilesSistemes electroqumics:on tenen lloc reaccions de transferncia delectrons.Zn + Cu2+ Zn2+ + CuZn2+Reacci per contacte directe.Aix no s un dispositiu til per generar corrent elctric.Pila electroqumica: Dispositiu en el qual es produeix un corrent elctric (flux de- a travs dun circuit) grcies a una reacci espontnia (pila galvnica o voltaica) o en el qual sutilitza corrent elctric per dur a terme una reacci qumica no espontnia (cllula electroltica).

  • Procs redox (Zn +Cu2+ Zn2+ +Cu)

  • Es deposita Cu sobre la lmina de Zn

  • A lexemple anterior els electrons es transfereixen directament desde el Zn al Cu2+.

    Si es poguessin separar fsicament loxidant del reductor es podria forar el pas dels e- per un fil conductor.

    Daquesta manera es generaria un corrent elctric a partir duna reacci qumica.

    Es el principi en el que es basen les pil.les.

  • Necessitat del pont sali

  • Representaci esquemtica duna pilaLa pila anterior es representara:node Pont sal Ctode

    Zn (s) | Zn2+ (1 M) || Cu2+ (1 M) | Cu(s)

  • Piles comercials.

  • Tipus delectrodeMetl.lic: quan a la semireacci redox interv un slid i li metl.lic corresponet lelectrode s el mateix metall. Pex. El Zn i el Cu de la Pila Daniell.

    Electrodes inerts: quan a la semireacci redox intervenen dos ions en dissoluci, fa falta un element conductor que permeti el pas dels electrons per que NO intervingui a la reacci. El C grafit i el plat sn dos exemples delectrodes inerts.

    Electrode de gasos: quan a la semireacci redox intervenen un gas i un i en dissoluci. Lelectrode consisteix en un tub de vidre amb un fil de plat al seu interior que acaba en forma de placa per augmentar la superfcie de la reacci.

  • Electrode de gasos

  • Electrode de gasosElectrode metl.licZn (s) | Zn2+ (1 M) || 2H+ (1 M) | H2(g)(1atm) (Pt)

  • En lloc de tabular valors de De de totes les piles, tabulem potencials delctrode a) Sescull un elctrode de referncia al qual per conveni se li assigna el valor de potencial zero: Elctrode estndard dhidrogen.2 H+ (aq) + 2 e- H2 (g)e = 0.00 V b)Es construeixen piles de forma que un dels electrodes s dhidrogen i un altre el potencial del qual del qual volem esbrinar, i es mesura la fem de la pila. c) La fem mesurada ser el potencial estndard de laltre elctrode.7.4 Fora electromotriu (fem)duna pila. Potencials normals de reducci

  • Es tabulen potencials estndard (e) de reducci: srie electroqumica pag 188 A ms gran e, major tendncia a reduir-se t lespcie oxidada del parell redox (ms oxidant s).p.ex.: Zn2+ + 2e- Zne = -0.76 VCu2+ + 2e- Cue = +0.34 VEl Cu2+ t ms tendncia a reduir-se; ms oxidantLa fem duna pila es calcula com: De = e(ctode) - e(node)Perqu funcioni la pila (reacci espontnia): De > 0p.ex.: 0.34 (-0.76) = 1.10 V

  • Taula de potencials de reducci

  • 7. 5 Electrlisiss el procs pel qual sutilitza lenergia elctrica per provocar una reacci qumica NO espontnia.Electrlisis deClorur de sodi

  • Electrlisis de laiguaLaigua pura NO s conductora, per si se lafegeix un cid i corrent elctrica, es genera a:node: oxigen (oxidaci)Ctode: hidrogen (reducci)

  • Comparaci signe: piles i electrlisis

    Pileselectrlisisnode(oxidaci)-+Ctode(reducci)+-

  • 7.6 Lleis de Faraday1 llei de Faraday: La quantitat delement que es diposita o sallibera en un electrode s directament proporcional a la quantitat de corrent que circula.

    Pex. Si