RESUMEN SOBRE ELECTROQUIMICA DEL LIBRO PRINCIPIOS DE LA QUIMICA

La electroquímica estudia las reacciones químicas que producen corriente eléctrica o que son producidas por el paso de una corriente eléctrica. También estudia la conductividad eléctrica de las sustancias, principalmente de electrolitos débiles y fuertes.

Pilas electroquímicas

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En los puntos donde entra y sale la corriente hay cambios químicos. Los electrones salen del punto señalado con el signo -  y entran en el electrodo nombrado Cátodo (en el esquema). La misma cantidad de electrones abandonan el electrodo llamado ánodo dirigiéndose a la fuente señalado con el signo +.

Los electrones en el catodo son capturados por la reacción

Na+ + e- →Na

Los electrones que se liberan en el ánodo es debido a la reacción siguiente

Cl-→ ½ Cl2 + e-

Los cationes son atraídos hacia el cátodo y los aniones hacia el ánodo.         La oxidación tiene lugar en el ánodo y la reducción en el cátodo.

Quedando la combinación de reacciones anódica y catódica

Na+ + Cl- → Na + ½ Cl2

Podemos multiplicar por dos la reacción anódica y catódica quedando la reacción total de la pila de la siguiente manera

2Na+ + 2Cl- → 2Na + Cl2

El número de electrones que penetran el cátodo es el mismo que abandonan el ánodo.

Un mol de electrones es el número de Avogadro de electrones que tiene una carga total de 96.489 culombios. Un culombio es un amperio por segundo entonces 96.489 culombios es la cantidad que pasa cuando un conductor transporta una corriente de un amperio durante 96.489 segundos. La carga total del número de Avogadro se llama Faraday y se representa con una f.

Para que una pila funcione, los compartimentos anódico y catódico deben permanecer eléctricamente neutros. Para mantener la neutralidad se utiliza un puente salino, con un electrolito ajeno a la reacción, donde los iones negativos se difunden hacia el ánodo (que se carga positivamente), y los iones positivos hacia el cátodo (que se carga negativamente).

La fuerza electromotriz dada por una pila galvánica, mide la diferencia de potencial entre sus electrodos (fem = potencial cátodo - potencial ánodo) se distingue así: Epila = Ecát - E ánodo El potencial de los electrodos depende de las concentraciones de todas las especies que intervienen en las semi reacciones de electrodo. Cuando las condiciones que aplicamos son las estándar (concentración de los iones 1M, presión de los gases 1 atm y temperatura de 25 ºC) hablamos entonces de fem estándar o normal: Eº pila = Eº cátodo – E º ánodo El potencial absoluto de un electrodo no se puede medir, por lo que se escoge uno como referencia y se le asigna un valor arbitrario. El elegido es el electrodo estándar o normal de hidrógeno (EEH). E (H+ /H2) = 0 V (a 25ºC).

Relación entre Eº y ∆G. Espontaneidad de los procesos redox.

Si se construye una pila, de manera que con las reacciones que se producen, su fem Eº es mayor que cero, nos confirma, que en efecto, la reacción tiene una tendencia espontánea a ocurrir, impulsando a los electrones a través del circuito eléctrico. Esto nos sugiere que debe existir una relación entre la fem de una pila y la variación de energía libre de Gibs ∆G de la reacción. En las reacciones espontáneas, ∆G es negativa, y cuanto mayor sea la tendencia de la reacción a ocurrir, mayores serán el valor absoluto de ∆G y el valor de E (positivo). La relación entre ambas magnitudes es: ∆Gº = - n F Eº en donde n es el número de electrones que figura en la ecuación redox y F es la llamada constante de Faraday.

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