PILES O CEL·LES GALVÀNIQUES

1. PILES O CEL·LES GALVÀNIQUES • C) Electrodes: • Electrode metàl·lic: • Electrode inert: • Electrode de gasos: • C) Elèctrodes: • Elèctrode metàl·lic: El mateix metall fa d'elèctrode. És el cas de la làmina de Zn i de Cu de la pila Daniell.

2. PILES O CEL·LES GALVÀNIQUES C) Elèctrodes: 2. Elèctrode inert: Es tracta d’un elèctrode format per un element conductor però que no participa de la reacció redox, és a dir, inert com el Platí o el grafit. S’utilitza quan tenim una reacció redox en dissolució. La dissolució conté ions d’un mateix element en diferents estats d’oxidació. Per exemple ions Fe2+ i Fe 3+. oxidació Fe2+(aq) Fe3+(aq) + 1e- Notació Pt Fe 2+ (aq), Fe 3+ (aq) reducció Fe3+(aq) + 1e- Fe2+(aq) Notació Fe 3+ (aq), Fe 2+ (aq) Pt

3. PILES O CEL·LES GALVÀNIQUES C) Elèctrodes: 3. Elèctrode de gasos: Són formats per un metall inert, com ara el Pt, en contacte amb el gas d’un element no metàl·lic i la dissolució de l’anió corresponent. L'elèctrode de clor n’és un exemple. Exemple: oxidació 2Cl- (aq) Cl2(g) + 2e- Notació Pt 2 Cl1-(aq), Cl2 (g) reducció Cl2 (g) + 2e- 2Cl- (aq) Notació Cl2 (g) 2 Cl1-(aq) Pt

4. PILES O CEL·LES GALVÀNIQUES DIAGRAMA DE PILA: ÀNODE CÀTODE

5. PILES O CEL·LES GALVÀNIQUES DIAGRAMA DE PILA: ÀNODE CÀTODE • Exemples: • Reacció redox entre clor i cadmi. • (-) Ànode (oxidació): Cd Cd2+ + 2e- • (+) Càtode (reducció): Cl2 + 2e- 2Cl- • 2. Reacció de la pila Daniell. Cd(s) / Cd2+ (aq) (molaritat) // Cl- (aq) (molaritat) / Cl2 (g) (pressió) (Pt) Zn(s) / Zn2+ (aq) (1 M) // Cu2+(aq) (1 M) / Cu(s)

6. PILES O CEL·LES GALVÀNIQUES FORÇA ELECTROMOTRIU D’UNA PILA. Està relacionada amb l’energia que subministra una pila (f.e.m.). Es mesura amb Volts (V) i es representa amb una e. La fem depèn de les espècies que reaccionen i del les concentracions, pressions i temperatura del sistema. Per conveni definim la fem normal o estàndard com la diferència de potencial que es crea entre els elèctrodes d’una pila a: - Tª 25 ºC - [espècies]= 1M - Pgasos= 1atm eºpila = eºcàtode- eº ànode

7. PILES O CEL·LES GALVÀNIQUES Potencial de reducció Indica la tendència d’una espècie a reduir-se. S’utilitza com electròde de referència l’elèctrode d’hidrogen. eº (H+/H2) = 0 (-) Ànode (oxidació) H2 2H+ + 2e- eº=0 (+) Càtode (reducció) 2H+ + 2e- H2 eº=0 Per tal de determinar els potencials de reducció de totes les espècies muntarem una pila amb l’elèctrode de referència i l’altre elèctrode serà l’altre espècie.

8. PILES O CEL·LES GALVÀNIQUES

9. PILES O CEL·LES GALVÀNIQUES IMPORTANT: TOTS ELS POTENCIALS ES DONEN COM A POTENCIALS DE REDUCCIÓ. Si volem obtenir el potencial d’oxidació només hem de canviar-li el signe. Com més gran (MÉS POSITIU) és el POTENCIAL DE REDUCCIÓ més tendència té l’espècie a REDUIR-SE, és a dir, guanyar electrons. OXIDA als altres és un agent OXIDANT. (oxigen, fluor...) Com més petit (MÉS NEGATIU) és el POTENCIAL DE REDUCCIÓ més tendència té l’espècie a OXIDAR-SE, és a dir, perdre electrons. REDUEIX als altres, és un agent REDUCTOR. (liti, sodi...)

10. PILES O CEL·LES GALVÀNIQUES UNA REACCIÓ REDOX ÉS ESPONTÀNIA SI LA FORÇA ELECTROMOTRIU DE LA PILA QUE PUC CONSTRUIR AMB ELS PARELLS REDOX ÉS POSITIVA (+). UNA REACCIÓ ESPONTÀNIA HAVIA DE TENIR UNA DGº < 0. Per tant, hi ha d’haver una relació entre DGº i e. La relació és: DGº = - n · F · eº DGº : Variació d’energia de Gibbs estàndard (J) n: nº de mols d’electrons transferits (un cop igualada la reacció). F: constant de Faraday (és la càrrega d’un mol d’electrons) 96.500 Coulombs eº: fem de la pila (V)

11. PILES O CEL·LES GALVÀNIQUES UNA REACCIÓ REDOX ÉS ESPONTÀNIA SI LA FORÇA ELECTROMOTRIU DE LA PILA QUE PUC CONSTRUIR AMB ELS PARELLS REDOX ÉS POSITIVA (+). UNA REACCIÓ ESPONTÀNIA HAVIA DE TENIR UNA DGº < 0. Per tant, hi ha d’haver una relació entre DGº i e. La relació és: DGº = - n · F · eº DGº : Variació d’energia de Gibbs estàndard (J) n: nº de mols d’electrons transferits (un cop igualada la reacció). F: constant de Faraday (és la càrrega d’un mol d’electrons) 96.500 Coulombs eº: fem de la pila (V)

12. PILES DE COMBUSTIBLE http://quim.iqi.etsii.upm.es/didacticaquimica/audiovisuales/pila.html