Fundamentos electroquimica
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1
Fundamentos de Electroquímica
Dr. Marcelo Videa VargasDepartamento de Química
ITESM Campus Monterrey, Enero 2012
Reactividad químicaSerie galvánica en agua de mar
2
Reacciones de óxido reducción
oxidante = agente oxidanteespecie reaccionante que se reduce, ganando
electrones a costa de una especie que se oxida.
incremento en el número de hidrógenos en su fórmula
reductor = agente reductor especie reaccionante se oxida, perdiendo electrones
que dona a la especie que se reduce.
incremento en el número de oxígenos en su fórmula
3
Reacciones de óxido reducciónMedias reacciones
4
Reducción:
Oxidación:
Reacciones de óxido reducciónMedias reacciones
5
Reducción:
Oxidación:
Construcción de una celda electroquímicaSeparación de los procesos redox
6
Separación de los procesos redox
7Construcción de una celda electroquímica
Zn2+
Cu2+
– +
El potencial de circuito abierto (i=0) es equivalente a la fuerza electromotriz (f.e.m.)
8Construcción de una celda electroquímica
Zn2+ Cu2+
– +
SO4=
El potencial de circuito cerrado (i 0) es menor que el valor de fuerza electromotriz (f.e.m.) medido.Esta celda se denomina galvanostática.
9Construcción de una celda electroquímica
Ánodo
Cátodo
Representación convencional de una celda
Celda GalvanostáticaCelda de Daniels
10
− +
Electrodos de referenciaElectrodo estándar de hidrógeno (SHE) o normal de hidrógeno (NHE)
11
Potenciales de reducción estándar12
Medición de un potencial de reducción estándar
Escala de potenciales estándar de reducción13
Derivación de la ecuación de Nernst14
Uso de la ecuación de Nernst15
Otros electrodos de referenciaElectrodo de AgCl|Ag (home made)
16
Otros electrodos de referenciaElectrodos de calomel (Hg2Cl2|Hg)
17
Electrodos de referenciaConversión de valores de E con respecto a diferentes Eref
18
Electrodos de referenciaTabla de conversión de los potenciales de reducción
estándar de electrodos de referencia
Electrodo de vidrioDeterminación potenciométrica del pH
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Potencial químico
Transporte difusional a través de una membrana
el proceso ocurre de manera espontánea, y la fuerza motora es el gradiente de potencial químico. El transporte es difusional y depende de la permeabilidad de la especie neutra i en la membrana.
el proceso no puede ocurrir de manera espontánea, y requiere de energía externa. Este transporte es se denomina transporte activo
Potencial químico
Transporte activo a través de una membrana
la distribución de especies cargadas en cada lado de la membrana genera un potencial eléctrico. El potencial de membrana es =Df Em.
Potencial electroquímico
Potencial de membrana, Em
En el equilibrio,
Sensores potenciométricos de ionesISE (Ion-selective electrodes)
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Sensores potenciométricos de ionesCalibración y determinación del límite de detección
Electrodos selectivos de iónInterferencias
26
27Cinética electroquímicavelocidad de reacción
Relación entre la corriente y sobrevoltaje (´)Relación de Tafel
29Característica corriente-potenciali total vs ´
30Condiciones de equilibrioCorriente de intercambio
Ecuación de Butler-VolmerEfecto de la corriente de intercambio
Proceso amperométricoControl difusional
Primera Ley de Fick
Segunda Ley de Fick
Proceso amperométricoEcuación de Cotrell
34Configuración de una celda electroquímicaCelda de tres electrodos
35Diagrama esquemático de un potenciostato de tres electrodos
Born, M.; Carrupt, P.A.; Zini, R.; Brée, F.; Tillement, J.P.; Hostettmann, K.; Testa, B.; Helv. Chim. Acta, 1996, 79, 1147.
-400 -200 0 200 400 600 800
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
-0.005
-0.010
-0.015
Den
sida
d de
Cor
rien
te
(µA
/cm
2 )
Oxidación (Ia)
Reducción (Ic)
Ea
Ec
E°´
Potencial (mV)
Voltamperometría cíclica
Flavonoides grado de pureza HPLC
Estudios voltamperométricos
Voltamperometría cíclicade flavonoides
Netzahualcóyotl Arroyo Currás, Tesis de Licenciatura en Química, ITESM, 2009
O
OH
OH
OH
OOH
HO
O
OH
O
OH
HO
OH
O
OH
O
OH
HOOH
OH
OH
O+
OH
OH
OH
OH
HO
Cl-
O+
OH
OH
OH
OH
HO
OH
Cl-
O+
OH
OH
OH
HO
Cl-
O+
OH
O
OH
HO
O
Cl-O+
OH
O
OH
HO
OH
Cl-
O+
OH
OH
OH
HO
OH
Cl-
O
HO
OH
OH
OOH
O
HO
OH
OH
OOH
O
HO
OH
OH
OOH
O
O O
OH
OH
OH
OH
HO
Quercetina Kaempferol Miricetina
Cloruro de Pelargonidina
Malvidina-3-glucósido
Cloruro de Cianidina
Petunidina-3-glucósido
Cloruro de Delfinidina
Delfinidina-3-glucósido
Flavona Catequina
Voltamperogramas de miricetina, quercetina y kaempferol 0.5mM con Fc 0.1mM en disolución matriz (0.1M TFBTEA/ Acetonitrilo).
Velocidad de barrido , υ = 20mV/s.
Voltamperometría cíclicade flavonoides
Netzahualcóyotl Arroyo Currás, Tesis de Licenciatura en Química, ITESM, 2009
Voltamperometría cíclica de flavonoides
Netzahualcóyotl Arroyo Currás, Tesis de Licenciatura en Química, ITESM, 2009
Resultados
O
OH
OH
OH
OOH
HO
O
OH
O
OH
HO
OH
O
OH
O
OH
HOOH
OH
OH
O+
OH
OH
OH
OH
HO
Cl-
O+
OH
OH
OH
OH
HO
OH
Cl-
O+
OH
OH
OH
HO
Cl-
O+
OH
O
OH
HO
O
Cl-O+
OH
O
OH
HO
OH
Cl-
O+
OH
OH
OH
HO
OH
Cl-
O
HO
OH
OH
OOH
O
HO
OH
OH
OOH
O
HO
OH
OH
OOH
O
O O
OH
OH
OH
OH
HO
Quercetina Kaempferol Miricetina
Cloruro de Pelargonidina
Malvidina-3-glucósido
Cloruro de Cianidina
Petunidina-3-glucósido
Cloruro de Delfinidina
Delfinidina-3-glucósido
Flavona Catequina
Glosario
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42
Potencial estándar de reducción (E0)43
Potencial estándar de reducción (E0) cont.44
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