PILAS
Elabor: Esther Flores Cruz
OBJETIVO
Al finalizar esta sesin el alumno identificar los elementos de una pila y determinar su potencial o fuerza electromotriz (fem).
ANTECEDENTES
Electroqumica
Reaccin redoxPilaReaccin espontneaDiagrama de prediccin de una reaccin espontnea
ANTECEDENTES
ELECTROQUMICA: la electroqumica es la rama de la Qumica que estudia la conversin entre la energa elctrica y la energa qumica
ANTECEDENTES
REACCIN REDOX : una reaccin redox, llamada tambin de oxidacin- reduccin,es aquella donde se realiza un intercambio de electrones, de manera que una sustancia se oxida y la otra se reduce.
PILA: una pila (llamada tambin celda galvnica o voltaica), es aquella en la que una reaccin qumica redox espontnea genera energa elctrica.
ANTECEDENTES
ANTECEDENTES
REACCIN ESPONTNEA: es una reaccin qumica cuantitativa hacia la formacin de los productos, es decir, se desplaza hacia la derecha.
Eo(V)Ox1 Ox2
Red1 Red2
ANTECEDENTESDiagrama de prediccin de una reaccin espontnea
Aumento de la fuerza oxidante
Aumento de la fuerza reductora
ANTECEDENTES
Ox2 + ne Red2 reaccin de reduccin
Red1 Ox1 + ne reaccin de oxidacin
Donde ne es el nmero de electrones intercambiados en cada semirreaccin.
Semirreacciones
Reaccin global espontnea
Ox2 + Red1 Ox1 + Red2
ANTECEDENTES
ANTECEDENTES
Para calcular el potencial o fuerza electromotriz (fem) de la pila o celda, aplicamos la expresin siguiente :
Eo celda= Eo reduccin Eo oxidacin
Donde Eo reduccin es el potencial estndar de la especie que se reduce y Eo oxidacin el potencial estndar de la especie que se oxida.
METODOLOGA DE RESOLUCIN
Para la resolucin de los ejercicios se recomienda:
Consultar la tabla de potenciales estndar de reduccin a 25(oC), de las sustancias involucradas en la reaccin qumica(cuando la informacin no es proporcionada).
En un diagrama de prediccin de reaccin qumica espontnea anotar los valores de potenciales estndar de las sustancias.
METODOLOGA DE RESOLUCIN
La reaccin qumica espontnea se lleva a cabo entre la sustancia ms oxidante con la sustancia ms reductora.
Se identifica entonces la semirreaccin de oxidacin de la sustancia, as como la semirreaccin de reduccin de la otra especie involucrada.
METODOLOGA DE RESOLUCIN
Para calcular el potencial o fem de la pila, se sustituyen los valores de los potenciales estndar de las sustancias de la reaccin redox espontnea, en la expresin correspondiente .
Ejercicios resueltos
Se presentan dos ejercicios resueltos y al finalizar la explicacin, se proponen cuatro ejercicios para resolver por el alumno.
Ejercicio resuelto
Cu2+(ac) + Zn(s) Cu(s) + Zn2+(ac)
Cu2+(ac) + 2e Cu(s) reaccin de reduccin
Zn(s) Zn2+(ac) + 2e reaccin de oxidacin
Calcule el potencial de la pila (celda) a 25(oC) de acuerdo a la reaccin redox espontnea siguiente:
Resolucin: de la reaccin se observa
Ejercicio resueltoEo celda = Eo reduccin Eo oxidacin
Sustituyendo los valores de potencial estndar de reduccin de las especies de la reaccin, tenemos:
Eo celda =[ 0.34(V) ] [-0.76(V)]
Eo celda = 1.10(V)
EJERCICIO RESUELTOPrediga si la siguiente reaccin proceder espontneamente, y si es as, calcule el potencial de la pila generada a 25(oC).
Fe3+(ac) + V2+(ac) Fe2+(ac) + V 3+(ac)
Potenciales estndar de reduccin de las especies:
Eo Fe3+/Fe2+ = 0.77(V)
Eo V3+/V2+ = -0.255(V)
EJERCICIO RESUELTO
V 3+
-0.255
V 2+
0.77
Fe 3+
Fe 2+
Eo(V)
Fe3+ (ac) + 1e Fe2+(ac) reaccin de reduccin
V2+(ac) V3+(ac) + 1e reaccin de oxidacin
EJERCICIO RESUELTODiagrama para identificar la espontaneidad de la reaccin qumica
Eo celda= Eo reduccin - Eooxidacin
Eocelda=[ 0.77(V)] - [ -0.255(V) ]
Eocelda=1.025(V)
EJERCICIO RESUELTO
EJERCICIOS PROPUESTOS
Prediga si las siguientes reacciones procederan espontneamente a 25(oC), de ser as calcule la fem de la pila o celda generada.Consulte la tabla de potenciales estndar de reduccin.
a) Sn2+(ac) + Fe(s) Sn(s) + Fe2+(ac)
b) Cr(s) + Ag1+(ac) Cr3+(ac) + Ag(s)
EJERCICIOS PROPUESTOS
c) Au3+(ac) + Pb(s) Au(s) + Pb2+(ac)
d) Na(s) + Sn4+(ac) Na1+(ac) + Sn2+(ac)
BIBLIOGRAFAChang, Raymond
Chemistry
McGraw-Hill
U.S.A. 1997.Mortimer, Charles
Qumica
Grupo Editorial Iberoamrica
Mxico, 1983
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