pilas (EFC)

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.


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.


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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