01 Conceptos de Electroquimica

CONCEPTOS DE ELECTROQUÍMIC A 1

Leyes importantes en Electroquímica:

Ley de Ohm

Ley de Faraday

E = iR

Q = nFN

E = Potencial eléctrico, V (volt) i = Intensidad de corriente, A (amperios) R = Resistencia,  (ohms) Q = Carga, C (coulomios) n = !"mero de electrones, EQ#mol $ = Constante de $arada% (& ',** C#EQ) ! = !"mero de moles 2

Unidades y conversiones

Q

Carga eléctrica. +a cantidad de carga eléctrica Q se mide en Couloms (C) +a carga de un

electr5n es 6*786* 96' C +a carga de 6 mol de electrones es igual a '** C % recie el nomre de constante de $arada% F = &'()) /EQ

+a corriente eléctrica (i) se produce deido al movimiento de cargas Cuando una cantidad de carga igual a un Coulom se mueve en un tiempo de un segundo, decimos -ue ha circulado un Amperio de corriente Corriente eléctrica. eléctrica

i

i=Q/t

orriente = ar!a / tiempo

" = /s

 Volta  je (diferencia de  Voltaje de potencial eléctrico). +a ./uer0a1 -ue impulsa a las cargas a moverse a

E

través de un circuito se llama volta2e o di/erencia de potencial 3u unidad de medida es el Voltio % su s4molo en electro-u4mica es E Para el volta2e de una celda se utili0an los términos /uer0a electromotri0 o /em % potencial de celda #olt = $oule / oulom% Resistencia eléctrica. Es la oposici5n -ue un circuito o/rece al paso de la corriente eléctrica

R

3u s4molo es R % su unidad de medida es el :hm (;) R=E/i

3

 "nalo!ía entre circuito el*ctrico y un hidr+ulico

4

ircuitos el*ctricos Circuitos en serie (miden i)

6

35lo tienen una terminal en com"n (por e2emplo, si un cale est conectado a otro punta a punta)

7

El punto com"n entre los dos elementos no est conectado a otro elemento -ue transporte corriente

Circuitos en paralelo (miden E)

a) i@E = 9iCE ) iRE$= * c) Control s5lo en @E WE: Working electrode (Electrodo de trabajo) CE: Counter electrode (Contra electrodo) REF: Reference (Electrodo de referencia 7

na reacci5n electro-u4mica se compone de dos semireacciones> RE1U2ON: O321"24N:

O + neR R O + ne-

Un electrón tiende a ir esont!nea"ente desde un unto de "enor otencial a uno de "a#or otencial$

-ue ocurren en cada media celda Por e2emplo>

Ag#Ag B

%

Cu#Cu7B

e9

 "! 5s6

"!5ac6 . e

CuB

7

9 B  Ag e Ag

 "!5s6

u.5ac6. e7 Cu

u5s6 8

u 5s6

%otación de una celda 9n5s6 / 9n.5ac6; g

!a(g)

!otaci5n de la semicelda> Na.

!a(g) # !aB, Cl9 ##

 #malgama  i!n del metal 3e usa cuando el metal a estudiar es mu% reactivo En ve0 de usarlo puro, se utili0a una amalgama de él 3i la amalgama esta saturada del metal, el electrodo es e-uivalente al de su metal puro 10

3. l5!6

4.

?t platinado

3emireacci5n implicada> Cl7(g) B 7e

7Cl

9

2

I7 B 7e9

9

Pt # Cl7 # Cl , Fg  ## l

7B

7I9

!otaci5n de la semicelda>

!otaci5n de la semicelda> 9

3emireacci5n implicada>

2

7

Cu # I7 # I9, G B ##

7

$as  Metal

%o metal  ion del no metal

n gas uru2ea en la super/icie de un metal capa0 de adsorerlo % -ue est introducido en una soluci5n con iones reversiles al gas

Es e-uivalente al metal#ion del metal, pero en éste se usan no metales s5lidos con actividad electro-u4mica

11

.

'.  "!

etal inerte

3emireacci5n implicada>

3emireacci5n implicada>  AgCl B e9

$eHB B e9

Ag B Cl9

 AgCl

!otaci5n de la semicelda>

l7

 Ag # AgCl # Cl 9, B ##

Metal  &al insoluble del metal (2a especie)

n metal cuierto con una de sus sales poco solules, sumergido en una soluci5n -ue contiene el ani5n com"n de la sal

$e7B

!otaci5n de la semicelda> Fe@.

 Au # $eHB, $e7B, !:H9 ##

Fe.

"lectrodo redo n metal inerte (Pt, Au, C, Pd, Rh, etc) sumergido en una soluci5n con iones de un mismo elemento  en di/erente estado de o8idaci5n +a reacci5n -ue ocurre es parcial % el electrodo no participa -u4micamente en ella 12

RE

Par redo8>

 Ag#AgB

Cu#CuB 15

u 5s6

E+EC?R:+M?ICA e9

 K!:

16

"! 5s6

El electrodo donde ocurre la OGidaciHn se llama 8nodo

 "!.5ac6

 "!5s6 . e7

E) = ) # vs N>E

El electrodo donde ocurre la ReducciHn se llama +todo

u.5ac6 . e7

u5s6

E)= )( # vs N>E

?ara no olvidar esto; ima!ínese un I",7RE1J

17

El potencial completo de la celda es la diBerencia de los potenciales de am%os electrodos:

Ecelda ' Ecat - Eanod  "! 5s6 u.5ac6 . e7 "! 5s6 . u.

"!5ac6 . e7 u5s6  "!.5ac6 . u5s6

Eanod) = ) # vs N>E Ecat)= )( # vs N>E Ecelda* = (*77)9(*777) = *H** V

Kste potencial tiene varios sinHnimos:  1iBerencia

de potencial 5ddp6

 Ecelda  ErGn  FE  E

 tiene unidades de volts; sin reBerencia; de%ido a que se trata de un 18



de dos E

E EECRO*O *E REFERE%C, 

u otencial  es es constante. conocido  # # reroducible



u co"osición  /u0"ica /u0"ica es casi constante



%o  es es olari1able



as reacciones /ue /ue ocurren en 2l son re3ersibles



Resistente



F!cil de usar 

+s importantes: M M M

Electrodo Normal de >idrH!eno 5EE> o N>E6 Electrodo de alomel 5!6 / >.5ac; atm6// E= ))) #  "l voltímetro

 " todas las temperaturas; por convenciHn de la U2?"

 " la media celda de tra%ao

> 5!;atm6

omentarios Es el electrodo con el cual se hacen todas las ta%las de potenciales est+ndar Es un tanto diBícil de reproducir en el la%oratorio; por lo que se optan otros electrodos que no involucren el uso de !ases de presiHn controlada

?latino platinado

>. 5a = 6

20

EECRO*O *E C,O4E ,UR,*O (EC) >! / >!l / -l 5G6 // >!l 5s6 .  e7

 -l E (

) F

@( F

)@@' # )() # ) #

 >! 5l6 .  l75sat6

Respiradero  "lam%re conductor   ,u%o interno que contiene pasta de >!; >! l y -l -l saturado OriBicio pequePo

sat

21

EECRO*O *E ,g7,gCl La reacciHn que se eBecta en este electrodo es:  "!l 5s6 .  e7

 "! 5s6 . l7 5sat6

E = . ) # vs EN>  "!l / "!

 "l voltímetro

 "! / "!l5sat6 / -.; l75sat6 // respiradero alam%re de "!  soluciHn de -l 5sat6 y "!l -l y "!l sHlidos tapHn poroso

22

4EC,%4O *E R,%8ORE E% CE*, 12FU