PREVIO PRACTICA 4 : MEDICIÓN DE POTENCIALES DE MEDIA CELDA Y DE CELDA 1. Ecuación Ecuación de Nerns Nerns en !unció !unción n de "a aci#idad aci#idad $ c%ncen c%ncenració ración. n. La ecuación de Nernst se Nernst se utiliza para calcular el potencial de reducción de un electrodo electrodo fuera fuera de las condiciones estándar (concentración 1 M, presión de 1 atm, temperatura de 298 K ó 25 ºC ºC! ! "e llama as# en $onor al cient#fico alemán %alt$er &ernst, &ernst, 'ue fue 'uien la formuló en 1889!
el potencial de celda se relaciona con la ariación de ener)#a li*re mediante la ecuación+
l t-rmino
se denomina potencial estandar de electrodo de celda,
La ecuación de &erst en forma )eneral puede aplicarse tanto a reacciones de semicelda com a reacciones de celda!
.pro/imando la actiidad a concentración molar 0 teniendo en cuenta 'ue los alores de concentración son instantáneos se o*tiene la e/presión+
&. Re#ersi'i"idad de" e"ecr%d% (ener)*a "i're de +i'ss,. La ecuación de Nerns c%neca e" -%encia" re#ersi'"e rea" de un e"ecr%d% E a" -%encia" re#ersi'"e es/ndar de "%s -ares de" e"ecr%d% E0. En su !%ra /s !undaena" se escri'e "a ecuación de Nerns c%%: E 2 E03 "n (RT56, (a(RED,a(O7,, La ener)#a li*re de i**s es la energía libre para hacer trabajo, eso si)nifica 'ue el cam*io de ener)#a li*re representa la cantidad má/ima de tra*ao 3til 'ue se o*tiene de la reacción+ 1
"i
es negativo si)nifica 'ue $a0 ener)#a li*re 0 por lo tanto la reacción es
espontanea! 4ara 'ue ocurra eso el
de*e ser positivo! Caso contrario la reacción
no procede! 4ara alores ne)atios de
mu0 pró/imos a cero es posi*le 'ue la
reacción tampoco proceda de*ido a factores secundarios, como por eemplo el fenómeno deso*retensión! na reacción espontánea puede ser utilizada para )enerar ener)#a el-ctrica, no es nada más ni nada menos 'ue una 4ila de com*usti*le! Mientras 'ue a una reacción no espontánea se le de*e aplicar un suficiente potencial el-ctrico para 'ue la misma se llee a ca*o! ste fenómeno es conocido como lectrólisis!1 n una celda electro'u#mica, la relación entre la Constante de e'uili*rio, K , 0 la ener)#a li*re de i**s se puede e/presar de la si)uiente manera+
6espeando la
se o*tiene+
.plicando el lo)aritmo K en *ase *ase 17 0 suponiendo 'ue la reacción se llea a ca*o a 298K (25 :C, finalmente lle)amos a la si)uiente e/presión+
1
Enu nap i l a ,c u an dos ep r o du c eu nar e ac c i ó ne s po nt á ne ad et i p or e do x ,é s t ap r o du c eu na c or r i ent eel éc t r i c a,debi endot enerunaener gí al i br edeGi bbs(∆Gº )negat i v a,s i gui endol a e c ua c i ó n: ∆Gº c e l =nF Eº c e l
•
Dedonde,n,h ac er e f e r e nc i aal n úme r odemo l e s .
•
,e sl acons t ant edeFa r ada y F Si l aEº c el e sma y orq uec e r o ,e lp r o ce s oe sdec ar á ct e re s po nt án eo(s edae nc él u l a s gal v áni c asopi l as ) Si l aEº c el e smen orq uec er o ,l ar e ac c i ó nn os e r áes po nt án ea(s ed aence l d as el ec t r o l í t i c as ) . Conl afi nal i dadd eobt en erunar eac c i ónes pon t á nea,l aEº c el ,de be r ás erpos i t i v a: Eº c e l =Eºc á t o do–Eº á no do
Dedonde,Eº ánodo,esel pot enc i al del ánodo(al c ual s el ehai nv er t i doel s i gno)yEºc át odo, esel pot enc i al del c át i do( es t ándar ) .
8. P%encia" de e"ecr%d%. 9Có% se ide e" -%encia" en "a -r/cica
C%n un s%-%re uni#ersa" $ -in5as su;ear e" E"ecr%d% de Ca"%e" Saurad% (ECS, $ "a -"aca de Cu. Se c%neca e" ECS a" -%"% (<, de" u"*er% $ "a -"aca a" (=,. Se c%"%ca "a -"aca en "a s%"ución -re-arada c%rres-%ndiene $ se de;ar >ue se esa'i"ice -%r ? in -ara -%der %ar "a "ecura de" -%encia".
4. P%encia" de ce"da. 9Có% se ide e" -%encia" de ce"da en "a -r/cica
Di'u;ar dia)raa. ?. 6EM. Series de !uer5a e"ecr%%ri5. Ane@ar una a'"a. 9A >u c%ndici%nes es/n re-%rad%s es%s #a"%res e-eraura c%ncenración ec. A" edir "%s -%encia"es de %r%s e"ecr%d%s n%ra"es a" ENB en "a !%ra indicada -uede esa'"ecerse una serie de -%encia"es de e"ecr%d%. Si "%s e"ecr%d%s c%nsan de ea"es % n% ea"es en c%nac% c%n sus i%nes "a serie >ue resu"a se den%ina serie e"ecr%%ri5 % de aci#idad de "%s e"een%s. Se re-%ran a &? C 1 a de -resión $ c%ncenración. P%r c%n#eni% "%s -%encia"es n%ra"es de e"ecr%d% se a'u"an c%% seirreacci%nes de reducción e indican "a endencia de "%s e"ecr%d%s a c%-%rarse c%% c/%d%s !rene a" ENB.L%s >ue ienen #a"%res de E -%sii#%s -ara "a seirreacción de reducción se c%-%ran en -r/cica c%% c/%d%s !rene a" ENB.
. E"ecr%d% de re!erencia. Descri'ir "%s i-%s de e"ecr%d%s de re!erencia >ue e@isen (caracer*sicas $ us%s, e in#esi)ar 9có% se c%n#iere de un% a %r% CUADRO 4. Electrodos de referencia
. Puene sa"in%. 9cu/" es su !unción en una ce"da e"ecr%>u*ica Cerrar e" circui% e" >ue e@isa una c%ne@ión e"crica -ara -%der ""e#ar a ca'% "a reacción.
F. Ce"da )a"#/nica. Di'u;ar dia)raa ciand% cada c%-%ne as* c%% su -%"aridad Gu;% de e"ecr%nes Gu;% de c%rriene Gu;% de i%nes.
H. Ce"da e"ecr%"*ica. Di'u;ar dia)raa ciand% cada c%-%ne as* c%% su -%"aridad Gu;% de e"ecr%nes Gu;% de c%rriene Gu;% de i%nes.
10. N%enc"aura de una -i""a % ce"da se)n "a IJPac
$ttp+;;la'uimica0laciencia!*lo)spot!com;2711;7<;2potenciales=en= celdas!$tml>i/zz
K-:)%"d'%%.iu-ac.%r)E01H?.K" @undamentos de electro'u#mica! n+ Antroducción a la 'u#mica anal#tica! 6ou)las .! "Boo), 6onald M! %est! ditorial eert-, 2772! A"D+ 8E291F511
Po t e nc i a ld ee l e ct r o do|L aGu í ad eQu í mi c aht t p: / / qui mi c a. l agui a2000. c om/ gener al / pot enc i al deel ec t r o do# i x z z3 Ci f 7WI uo
K-:es.scri'd.c%d%c?1&?4Serie3E"ecr%%ri53%3de3Aci#idad3de3L%s3 E"een%s K-:c'10"aura.'"%)s-%.@&01104serie3e"ecr%%ri5.K" Fundamentos de química analítica, Volume 2 D0 6ou)las .! "Boo), 6onald M! %est, @! Hames Ioller pa) E7E J E1F cap 1F metodos potenciometricos
K-:'i'"i%ecadi)ia".i"ce.edu.@siesciencia#%"uen&ciencia80HKsec ?.K
