Oxidacion-reducción

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

“FRANCISCO DE MIRANDA”

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

LICENCIATURA EN CIENCIAS AMBIENTALES

UNIDAD CURRICULAR: QUÍMICA AMBIENTAL IV

Prof. Ing. María Gabriela Madrid D.

OXIDACION - REDUCCION

Las reacciones oxido reducción son altamente significativas en la química ambiental de las aguas naturales y residuales. En un lago, por ejemplo, la reducción del oxígeno (O2) por la materia orgánica, (representada por {CH2O}),

La velocidad a la cual las aguas residuales son oxidadas es crucial en la operación de una planta de tratamiento.

Muchas reacciones redox son catalizadas por microorganismos. Las bacterias son los catalizadores de la reacción entre el oxígeno y la materia orgánica, cuando el Fe(III) es reducido a Fe(II) y el amonio es oxidado a ión nitrato.

Usualmente se utilizan los términos pE y pEº en lugar de E y Eº para ilustrar más claramente los equilibrios redox en el medio acuático.

Tendencia de una reacción: reacción neta de medias reacciones

Las medias reacciones pueden combinarse para dar las reacciones neta y como los valores de pEº o de Eº pueden usarse para predecir la dirección en la cual se da una reacción.

Esta reacción ocurre porque el Cu(II) tiene mayor tendencia a adquirir electrones que el Pb(II). La reacción puede llevarse a cabo en dos reacciones separadas:

• El valor positivo de Eº y de pEº indica que la reacción tiende a ir a la derecha. Esto ocurre cuando el plomo metálico entra en contacto con la solución de Cu(II).

• Las medias reacciones pueden darse en celdas electroquímicas separadas.

Figura. Celda para la medida de pE entre una media celda de plomo y una de cobre. En esta configuración pE tiene una alta resistencia y la corriente no puede fluir.

Si las actividades de Cu2+ y Pb2+ no son la unidad, la dirección de la reacción y el valor de pE se deducen de la ecuación de Nernst.

La ecuación de Nernst y el equilibrio químico:

Si se retira el voltímetro de la figura y se conectan los electrodos a través de un alambre se producirá el flujo de electrones y se dará la reacción:

La reacción continuará hasta que la concentración de plomo(II) sea alta y la de cobre (II) baja, de tal forma que la reacción neta se detenga, esto es, se alcance el equilibrio. En el equilibrio no hay flujo de elctrones. La constante de equilibrio de la reacción será:

La constante de equilibrio puede calcularse a partir de la ecuación de Nernst, en el equilibrio Eº y por tanto pEº son iguales a cero y [Cu2+] y [Pb2+] son concentraciones de equilibrio:

En general, la constante de equilibrio para una ecuación redox donde se transfieren n electrones es:

Limites

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