EQUILIBRIO EN CELDAS ELECTROQUIMICAS

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                       INDICE

EQUILIBRIO EN CELDAS                ELECTROQUIMICAS

• Definiciones.
• Potencial químico de especies cargadas.
• Potenciales electrónicos; electrodo estándar de hifrogeno.
• Electrodo metal-ion metalico.
• Celda electroquímica; representación convencional y fuerza                         electromotriz.
• Reacción de la celda.
• Ecuación de Nernst.
• Energías libres estándar y fem de semi-celda.
• Clases  de electrodos.
• Constante de equilibrio a partir de la fem de semi-celda estándar.
• Calculo de la fem de la celda.
• Medición de la fem de la celda.
• Determinación de actividades y coeficiente de actividad a partir de la fem de las celdas.
• Dependencia de la fem de la celda respecto a la temperatura.
• Electrodos de medición de pH.
• Electrodos de referencia.
• Celda de concentración.

                      INTRODUCCION

En este temas se estudiaran reacciones que implican transferencia de electrones La transferencia de electrones puede llevarse a cabo de manera directa e indirecta. En este segundo caso veremos cómo se puede transformar energía química en eléctrica.

Se presentaran todos los factores que intervienen en una celda electroquímica.

También se hablará sobre la composición de esta, su funcionamiento, los tipos de celdas, la manera en que podemos aprovechar este dispositivo, como se ve afectado por factores de; temperatura, presión, concentración, especificación de componentes, las ecuaciones de su trabajo, de cómo calcular la información que nos otorga, además de comprender y recordar diferentes rasgos de materias pasadas y descubrir que esto conlleva a un orden de las reacciones fisicoquímicas que ocurren en este sistema. Todo esto desde el punto de vista; Químico, Físico y Matemático.

                                        DEFINICIONES

Una celda electroquímica es un dispositivo que puede producir trabajo eléctrico en el entorno, son reacciones químicas que implican transferencia de electrones  para una obtención de energía eléctrica que puede llevarse a cabo de manera directa e indirecta.

Uno de los casos más vistos en laboratorio es por medio de una reacción electroquímica (transformación química que sufre la sustancia en la inter fase electrodo/solución al pasar corriente eléctrica) esta transformación consiste en;

½.-  Método REDOX; ganancia o pérdida de electrones, es decir, reducción como el proceso en el que un átomo gana electrones que consiste en la intervención de un electrodo y oxidación como el proceso en el que un átomo cede electrones.[pic 8]

3.- Puente salino; un tubo con un electrolito en un gel que está conectado  a las dos semicenldas de un celda galvánica; este puente permite el flujo de iones, pero evita la mezcla de las disoluciones diferentes que podrían permitir la reacción directa de los reactivos de la celda.

4.-Voltímetro: debido a que la diferencia de potencial se medirá en voltios.

5.-La solución electrolítica, que permite el transporte de sustancias que se van a electrolizar desde la solución hasta los electrodos.

Una celda electroquímica  contiene dos terminales (electrodos) uno marcado como positivo (ánodo) y del otro extremo como un negativo (cátodo)  en el cual los electrones fluyen. El cátodo es el electrodo en el cual ocurre la reducción, este posee carga negativa y a él pasan los iones o cargas positivas, el  ánodo es donde ocurre la oxidación, en este caso posee carga positiva y le pasan iones negativos o bien carga negativa.

 Estos electrodos son sumergidos en una disolución de electrolito (sustancia que produce iones en disolución, la disolución presenta conductividad eléctrica) y conectados por un conductor, por el conductor es donde circularan electrones y por la disolución los iones. El puente salino nos ayudara a que el flujo de electrones sea consecutivo y no se pierda electrones (en el caso de Cu-Zn ya que los dos tienen carga +2 se generaría una reducción y uno quedaría con carga -2 pero debido a la intersección del puente salino hace que se regresen estos mismos electrones perdidos).

En el potencial eléctrico se mide en voltios  (1V=1J/C)  frecuentemente llamado voltaje, para esto nos sirve la utilidad del voltímetro.

 En el tratamiento termodinámico de iones hay que tener en cuenta el trabajo eléctrico asociado a transportar carga (q) desde un punto con potencial eléctrico cero ([pic 9]1) a otro con potencial eléctrico en cuestión ([pic 10]2).

El potencial eléctrico se conoce al trabajo que un campo electrostático tiene que llevar acabo para movilizar una carga positiva unitaria es un punto hacia otro .El trabajo a concretar por una fuerza externa para mover una carga desde  un punto referente hasta el otro. 

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Se necesita la misma cantidad de trabajo para llevar la carga Q hasta el punto 2, tanto si la llevamos directamente, W2. De aquí que W12=W2-W1.

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La diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos es el trabajo realizado a llevar una carga positiva unitaria al punto 1 al 2. A la transferencia de una carga infinitesimal, obtenemos el elemento de trabajo realizado sobre el sistema. Donde  expresa diferencia de potencial  y dWel es el trabajo producido.[pic 13][pic 14]

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