2o ciclo Electroquimica

[rruisan]

Buenos días! Tengo dudas con los siguientes problemas en su resolución! he tratado de resolverlas pero no estoy seguro si es la forma correcta de hacerlo. Cualquier sugerencia se los agradecería.

1.- Que es lo que hace que el $Cl_2,O_2,CrO_4^{2-}$y $MnO_4^-$sean buenos oxidantes.

En el enunciado creo que se refiere al agente oxidante, para este problema he pensado dos maneras de resolverlas, la primera es utilizando la tabla potencial estándar y checar los agentes reductores de cada elemento y ver que estos estas alejados del estado neutro.

La otra forma que pienso es utilizando la configuración electrónica y sacar el numero atómico de cada elemento y ver en su ultima capa los espines o electrones disponibles.

2.-Normalmente dibujamos dos medias celdas, cada una con distintos electrolito y unidades a través de un puente salino. Explique por que se deben separar físicamente las medias reacciones de oxidación y reducción, para que la celda electroquímica pueda producir trabajo.

como lo que hace el puente salino es es conducir iones, y se que la diferencia de potencial es igual al trabajo por carga, entonces necesariamente tienen que estar separados electrodos para que puedan producir trabajo.


3.- Calcule el [Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida] para la siguiente reacción y determine si debe suceder en forma espontánea bajo condiciones estándar

$Fe_s+Al^{3+}_{(ac)}\to Fe^{3+}_{(ac)}+Al_{s)}$

Para este problema utilice tabla de potenciales, en donde me doy cuenta para el caso del hierro no hay una semireaccion como tal pero si la puedo deducir con la tabla como

$Fe^{3+}+e^-\to Fe ^{2+}$ $\,+0.769$agente oxidante

$Fe^{2+}+e^-\to Fe$ $\,-0.440$ agente reductor

$Al^{3+}+3e^-\to Al$ $\,-1.676$ agente reductor

Teniendo estas tres reacciones sume las dos primeras donde al hacer esto me queda una sola semireaccion con un agente oxidante (catodo) y tendiendo la tercer reacción que es el ánodo después utilizo $E^0=E_{cat}-E_{ano}$ Pero no me queda igual a lar reacción que viene en el problema me queda invertida.

Gracias de antemano.

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Re: Electroquimica

Hola,

En cuanto a la primera pregunta, lo más fácil es evidentemente irte a una tabla de potenciales estándar de reducción y ver que éstos son bastante altos para la sustancias que tienes, de modo que en presencia de otras sustancias, es muy probable que tiendan a reducirse, actuando como buenos agentes oxidantes. La verdad es que no se me ocurre ahora mismo cómo mirar la naturaleza oxidante o reductora de las sustancias a través de los espines, pero sin duda será más complicado que lo de la tabla...

En efecto, el puente salino se utiliza para que puedan pasar lo iones, de modo que mantenga la neutralidad eléctrica, aportando aniones a la semicelda de oxidación y cationes a la semicelda donde se produce la reducción, a medida que se da el proceso rédox entre las celdas. Un pequeño detalle, el trabajo en realidad es:

$$W=-qV$$

Que lo puedes expresar en función del número de electrones que se transfieren, la constante de Faraday y la fem de la pila del siguiente modo:

$$W=-qV=-nF\varepsilon$$

Ojo al signo negativo, ya que indica que el trabajo eléctrico que produce el sistema se ejerce sobre el entorno, eso es importante. Así pues, el trabajo máximo se corresponde con la variación de energía libre de Gibbs, de modo que en un proceso rédox, todo el trabajo que se va a obtener es el trabajo eléctrico;

$$\Delta G=W_{max}=-qV=-nF\varepsilon$$

Para que el trabajo sea negativo (luego la variación de energía libre negativa -> proceso espontáneo) la fem de la pila ha de ser efectivamente mayor que cero. Como ves es importante lo del signo negativo.

Para el último ejercicio, deberías en primer lugar calcular el potencial estándar para pasar del estado de oxidación tres al dos. Es un procedimiento bastante sencillo, pero hay que tener cuidado, porque NO puedes sumar potenciales alegremente. Es algo más complejo, y te recomiendo que lo hagas basándote en la expresión que te puse de la variación de energía libre de Gibbs, ya que ahí sí que puedes hacer operaciones ''algebraicas'', tipo ley de Hess [no lo he hecho, tal vez en este caso sea la suma, aunque no suele coincidir de forma general]. Si tienes alguna duda, pregunta. A partir de eso, ya podrás calcular la fem de la ''pila'' con la expresión que has puesto.

Saludos,