Celdas electroquímicas.

...

[pic 5]

UNIDAD 3

POTENCIOAL QUIMICO

El potencial eléctrico de un punto en el espacio se define como el trabajo realizado para atraer una unidad de carga positiva desde el infinito, donde el potencial eléctrico es cero, hasta el punto en cuestión. Por tanto si es el potencial eléctrico en el punto y W es el trabajo requerido para atraer una carga Q desde el infinito hasta el punto, entonces :[pic 6]

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Analógicamente, si y2 son los potenciales eléctricos de dos puntos en el espacio y W1 y W2 son las cantidades de trabajo correspondientes necesarias para atraer la carga Q a estos puntos tendremos:[pic 8][pic 9]

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donde W12 es el trabajo para llevar a Q del punto 1 al 2. Esta relación es valida por qque el campo eléctrico es concervativo. Por tanto, se necesita la misma cantidad de trabajo para llevar la carga Q hasta el punto 2 tanto si la llevams directamente W2 como si la llevamos primero al punto 1 y luego al punto 2, W1+W12. De aquí que

W12=W2-W1 y según la ecuación (),[pic 11]

[pic 12]

La diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos es el trabajo realizado al llevar la carga positiva unitaria del punto 1 al 2.

Aplicando la ecuación a la transferencia de una carga infinitésima, obtenemos el elemento de trabajo realizado sobre el sistema[pic 13]

[pic 14]

donde expresa la diferencia de potencial y es el trabajo producido.[pic 15][pic 16][pic 17]

UNIDAD 4

POTENCIAL ELECTRICO DE ESPECIES CARGADAS

La tendencia de especie de una carga, un ion o un electrón, en una fase depende del potencial eléctrica de la fase. Evidentemente, si imprimimos a una pieza metálica un alto potencial eléctrico negativo, aumentara la tendencia de escape de las partículas negativas. Para encontrar la relación entre el potencial eléctrico y la tendencia de escape, el potencial químico, consideramos un sistema de dos esferas M y M´ del mismo metal con potenciales eléctricos . Si transferimos cierto número electrones con carga, , de M a M´, el trabajo realizado estará dato por la ecuación () :[pic 18][pic 19][pic 20]

[pic 21]

El trabajo producido es . Sin la transferencia se hace en forma reversible, entonces el trabajo producido es igual a la disminución de energía de Gibss del sistema, de modo que :[pic 22][pic 23]

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Pero en función del potencial químico de los electrones, si se transfiere de moles de electrones, tendríamos:[pic 25][pic 26]

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Los moles de electrones llevan una carga negativa , donde F es la carga por mol de electrones, F=96484,56 C/mol. Las dos ecuaciones una ves dividida por dan :[pic 28][pic 29][pic 30]

[pic 31]

donde se reordena

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Sea el potencial quimico de los electrones en M cuando es cero; entonces, [pic 33][pic 34]

. Resultando esta ecuación de la precedente, obtenemos [pic 35]

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La ecuación es la relación entre la tendencia de escape de los electrones , en una fase y el potenciara de la fase . La tendencia de escape es una función línea de . Observándose que la ecuación establece que si es negativo, es mayor que cuando es positivo.[pic 37][pic 38][pic 39][pic 40][pic 41][pic 42]

Mediante un argumento análogo, puede demostrarte que para cualquier tipo de especie cargada en una fase,

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Donde zi es la carga de la especie. Para electrones ,Ze=-1 de modo que la ecuaciónse reducirá a la ecuación .[pic 44][pic 45]

la ecuacióndivide en dos términos el potencial químico de una especie cargada. El primer termino, es la contribución química a la tendencia de escapé. La contribución química es producida por el medio químico en el cual se encuentra la especie cargada Y al mismo en dos fases de igual composición química, ya que es función sólo de T,p, y la composición. El segundo términoZiF, es la contribución eléctrica a la tendencia de escape; depende de la condición eléctrica de la fase expresada por el valor de. Dado que es conveniente dividir el potencial químico en estas dos contribuciones, se ha introducido, el potencial electroquímico a fin de preservar para el potencial químico ordinario[pic 46][pic 47][pic 48][pic 49][pic 50][pic 51][pic 52]

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UNIDAD 5

ELECTRODO DE HIDROGENO

Para determinar el potencial de la celda requiere que se identifique un electrodo como el derecho y el otro como izquierdo

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El potencial de la celda puede medirse siempre como una diferencia de potencial entre dos hilos de la misma composición. La medición establece que el electrodo es positivo con relación al otro.

La ecuasion que marca un equilibrio es dada por:

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Donde:

f es la fugacidad del H2 y aH(+) es la actividad del ion hidrogeno en la solución acuosa

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Si la fugacidad del gas es la unadad la actividad del H en solucion es la unidad, el electron se encuentra en su estado estándar y el potencial es el potencial estándar haciendo f=1 y α[pic 56]

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SOBREVOLTAJE DEL HIDROGENO

Es de una importancia especial en los casos de su deposición sobre diversas superficies