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PILAS. Elaboró: Esther Flores Cruz. OBJETIVO. Al finalizar esta sesión el alumno identificará los elementos de una pila y determinará su potencial o fuerza electromotriz (fem). . ANTECEDENTES. Electroquímica Reacción redox Pila Reacción espontánea

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pilas
PILAS

Elaboró: Esther Flores Cruz

objetivo
OBJETIVO

Al finalizar esta sesión el alumno identificará los elementos de una pila y determinará su potencial o fuerza electromotriz (fem).

antecedentes
ANTECEDENTES
  • Electroquímica
  • Reacción redox
  • Pila
  • Reacción espontánea
  • Diagrama de predicción de una reacción espontánea
antecedentes1
ANTECEDENTES
  • ELECTROQUÍMICA: la electroquímica es la rama de la Química que estudia la conversión entre la energía eléctrica y la energía química
antecedentes2
ANTECEDENTES
  • REACCIÓN REDOX : una reacción redox, llamada también de oxidación- reducción,es aquella donde se realiza un intercambio de electrones, de manera que una sustancia se oxida y la otra se reduce.
slide6

ANTECEDENTES

  • PILA: una pila (llamada también celda galvánica o voltaica), es aquella en la que una reacción química redox espontánea genera energía eléctrica.
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ANTECEDENTES

  • REACCIÓN ESPONTÁNEA: es una reacción química cuantitativa hacia la formación de los productos, es decir, se desplaza hacia la derecha.
antecedentes3
ANTECEDENTES

Diagrama de predicción de una reacción espontánea

Aumento de la fuerza oxidante

Ox1

Ox2

Eo(V)

Red1

Red2

Aumento de la fuerza reductora

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ANTECEDENTES

Semirreacciones

Ox2 + ne Red2 reacción de reducción

Red1 Ox1 + ne reacción de oxidación

Donde ne es el número de electrones intercambiados en cada semirreacción.

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ANTECEDENTES

Reacción global espontánea

Ox2 + Red1

Ox1 + Red2

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ANTECEDENTES

Para calcular el potencial o fuerza electromotriz (fem) de la pila o celda, aplicamos la expresión siguiente :

Eocelda= Eoreducción – Eo oxidación

Donde Eoreducción es el potencial estándar de la especie que se reduce y Eo oxidación el potencial estándar de la especie que se oxida.

metodolog a de resoluci n
METODOLOGÍA DE RESOLUCIÓN
  • Para la resolución de los ejercicios se recomienda:
  • Consultar la tabla de potenciales estándar de reducción a 25(oC), de las sustancias involucradas en la reacción química(cuando la información no es proporcionada).
  • En un diagrama de predicción de reacción química espontánea anotar los valores de potenciales estándar de las sustancias.
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METODOLOGÍA DE RESOLUCIÓN

  • La reacción química espontánea se lleva a cabo entre la sustancia más oxidante con la sustancia más reductora.
  • Se identifica entonces la semirreacción de oxidación de la sustancia, así como la semirreacción de reducción de la otra especie involucrada.
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METODOLOGÍA DE RESOLUCIÓN

  • Para calcular el potencial o fem de la pila, se sustituyen los valores de los potenciales estándar de las sustancias de la reacción redox espontánea, en la expresión correspondiente .
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Ejercicios resueltos

Se presentan dos ejercicios resueltos y al finalizar la explicación, se proponen cuatro ejercicios para resolver por el alumno.

ejercicio resuelto
Ejercicio resuelto

Calcule el potencial de la pila (celda) a 25(oC) de acuerdo a la reacción redox espontánea siguiente:

Cu2+(ac) + Zn(s)

Cu(s) + Zn2+(ac)

Resolución: de la reacción se observa

Cu2+(ac) + 2e

Cu(s) reacción de reducción

Zn(s)

Zn2+(ac) + 2e reacción de oxidación

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Ejercicio resuelto

Eocelda = Eoreducción –Eooxidación

Sustituyendo los valores de potencial estándar de reducción de las especies de la reacción, tenemos:

Eocelda =[ 0.34(V) ] – [-0.76(V)]

Eo celda = 1.10(V)

ejercicio resuelto1
EJERCICIO RESUELTO

Prediga si la siguiente reacción procederá espontáneamente, y si es así, calcule el potencial de la pila generada a 25(oC).

Fe3+(ac) + V2+(ac) Fe2+(ac) + V 3+(ac)

ejercicio resuelto2
EJERCICIO RESUELTO

Potenciales estándar de reducción de las especies:

Eo Fe3+/Fe2+ = 0.77(V)

Eo V3+/V2+ = -0.255(V)

ejercicio resuelto3
EJERCICIORESUELTO

Diagrama para identificar la espontaneidad de la reacción química

Fe 3+

V 3+

Eo(V)

0.77

-0.255

Fe 2+

V 2+

Fe3+(ac) + 1e Fe2+(ac) reacción de reducción

V2+(ac) V3+(ac) + 1e reacción de oxidación

ejercicio resuelto4
EJERCICIO RESUELTO

Eocelda= Eoreducción - Eooxidación

Eocelda=[ 0.77(V)] - [ -0.255(V) ]

Eocelda=1.025(V)

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EJERCICIOS PROPUESTOS

  • Prediga si las siguientes reacciones procederan espontáneamente a 25(oC), de ser así calcule la fem de la pila o celda generada.Consulte la tabla de potenciales estándar de reducción.
  • Sn2+(ac) + Fe(s) Sn(s) + Fe2+(ac)
  • Cr(s) + Ag1+(ac) Cr3+(ac) + Ag(s)
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EJERCICIOS PROPUESTOS

  • Au3+(ac) + Pb(s) Au(s) + Pb2+(ac)
  • Na(s) + Sn4+(ac) Na1+(ac) + Sn2+(ac)
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BIBLIOGRAFÍA

  • Chang, Raymond
  • Chemistry
  • McGraw-Hill
  • U.S.A. 1997.
  • Mortimer, Charles
  • Química
  • Grupo Editorial Iberoamérica
  • México, 1983