Quimica analitica. Equilibrio oxidación- reducción

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Reacciones química y electroquímica

La electroquímica es la rama de la química que se ocupa del estudio de los intercambios entre energía química y eléctrica en celdas o pilas galvánicas y la conversión de energía eléctrica en energía química en cubas electrolíticas.[pic 17]

[pic 18]

Estabilidad de los Pares Redox

• Un ion o una molécula en disolución puede ser inestable y sufrir reacciones de oxido-reducción debido a la presencia de cualquiera de las otras especies presentes en disolución o incluso al mismo disolvente.

• Cuando el disolvente empleado es H2O, éste puede actuar como agente reductor, liberando O2 (se oxida el ion O2- ), o como oxidante produciendo H2 (el H+ se reduce).

• Las especies que pueden ser estables en agua deben tener potenciales de reducción dentro de los límites definidos por estos dos procesos.

Potencial de electrodo

Al introducir un metal en una disolución de sus iones aparece inmediatamente una diferencia de potencial entre el metal y la disolución, llamada potencial de contacto o potencial de electrodo. Dicho potencial depende de la naturaleza del metal y de la concentración de la disolución, además de la temperatura, por tratarse de un equilibrio químico. El potencial de un electrodo aislado no se puede medir directamente, pues al introducir uno de los bornes del voltímetro en la disolución ya habría dos metales en ella; para subsanar el problema hay que recurrir a medir la diferencia de potencial entre el electrodo en cuestión y otro elegido arbitrariamente como referencia y al que se le asigna el potencial cero.

El potencial de un electrodo depende de la concentración de la disolución en la que se encuentra sumergido y de la temperatura y, además, su medida requiere la elección de un electrodo de referencia al cual se le asigna valor cero. Este electrodo de referencia es el electrodo normal de hidrógeno.

RESULTADOS

Ecuación de Nerst

La ecuación de Nerst da la relación entre la fuerza electromotriz de una pila y la constante de equilibrio de la reacción que tiene lugar. Sea, por ejemplo, la siguiente reacción:

Zn(s) + Cu 2+ œ Zn 2+ + Cu(s), k = [ZN2+ ]/ [CU2+ ]

∆E= E –E = E + 0.059/2 Log [Cu2+ ] –E – 0.059/2-Log [Zn2+]

∆E = ∆E+ 0.059 /2Log [Cu2+] / [Zn2+]

En el equilibrio la fuerza electromotriz de la pila es nula (∆E =0), por lo que:

∆E =0 -∆E = 0.059/2Log [Zn2+] / [Cu2+] = 0.059/2Log. K =10

Para la reacción general anteriormente considerada:

n2Ox1 + n1Red2 œ n2Red1 + n1Ox2

∆E= ∆E + 0.059/n Log [Ox]n2 [Red2]n1 /[Red1]n1 [Ox2]n1

Es decir:

∆E = ∆E- 0.059/n Log K

En equilibrio

∆ E=O.∆E=0.059/n log K. k=10 ^n/0.059

Constante de equilibrio

Las reacciones químicas que transcurren en un recipiente cerrado pueden alcanzar un estado de equilibrio que se caracteriza porque las concentraciones de los reactivos y de los productos permanecen inalteradas a lo largo del tiempo. Es decir, bajo determinadas condiciones de presión y temperatura la reacción no progresa más y se dice que ha alcanzado el estado de equilibrio.

La constante de equilibrio (K) se expresa como la relación entre las concentraciones molares (mol/l) de reactivos y productos. Su valor en una reacción química depende de la temperatura, por lo que ésta siempre debe especificarse. La expresión de una reacción genérica es:

a A + b B c C + d D K= [C]c [D]d / [A]a [B]b [pic 19][pic 20]

Reducciones Dimutación

Consiste en una autotransformación de un ion para pasar a un estado de valencia superior y otro inferio9s. se da en iones que tiene al menos tres estados de oxidación.

Cu(+) +1e- Cu0 E1 = 0.52 [pic 21]

Cu(+) + 1e- Cu2+ E2 = 0.17[pic 22]

Suma: 2Cu+ Cu + Cu2+ AE= 0.52-0.14[pic 23]

Para que el proceso sea espontaneo: E1> E2

Conclusión

Para finalizar el trabajo con todos lo temas abordados hemos logrado comprender que las reacciones de oxido-reducción son importantes para todos nosotros y las vemos en cualquier parte ya sea en la pila de nuestro reproductor de música o en los alambres de cobre de nuestras instalaciones o incluso un corazón artificial para alguien que lo necesite.

Aunque las reacciones de oxido-reducción o Redox son básicamente “Reacciones redox son una serie de reacciones de sustancias en las cuales la transferencia de electrones tiene lugar. La sustancia que gana electrones es llamada agente oxidante”. Pero poder juntar las sustancias correctas y en las cantidades, requiere gran precisión y dedicación.

Bibliografías

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American Chemical Society,