6.REACCIONES REDOX. PILAS

Recuerda :

si quieres ser positivo

Criterios de evaluación y estándares de aprendizaje evaluables.

Lo primero es recordar qué es el número de oxidación para entender los conceptos de oxidación-reducción.

Ahora practicaremos el ajuste de reacciones redox mediante el método del ion-electrón. Para ello lee detenidamente los pasos a seguir:

Ahora, prueba a ajustar las siguientes reacciones:

AJUSTE REDOX

 Puedes ir comprobando paso a paso que lo haces bien con las 20 reacciones propuestas   aquí .

Vemos ahora en qué consiste una volumetría redox y realizamos cálculos estequiométricos en reacciones redox que aparecen en las actividades de  selectividad del tema (más abajo).

Una vez que tenemos claros los conceptos básicos vamos a estudiar como funciona una pila voltaica. Primero veamos el comportamiento de los metales en disolución.

Las pilas son dispositivos capaces de generar una corriente eléctrica a partir de una reacción redox. Volta construyó en 1812 la primera :

En 1836 Daniell, químico británico, construyó la pila que lleva su nombre y que constituía una fuente de corriente más segura y duradera que la de Volta.La pila Daniell consiste en :

PILA

También puedes ver su funcionamiento en este vídeo (in English, of course) :

En el siguiente esquema puedes ver como están constituidas diferentes tipos de pilas habituales .

y de una manera más visual lo tienes en flash :

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Ahora  puedes profundizar para comprender el funcionamiento de una pila alcalina.

pila alcalina

La diferencia de potencial que se establece entre los dos electrodos de una pila se llama fuerza electromotriz ( fem) y es la causante de que se genere electricidad. Para poder determinar dicha fem necesitamos conocer los correspondiente potenciales de electrodo, para lo cual es preciso utilizar un electrodo de referencia, que en este caso va a ser el electrodo estándar de hidrógeno al que se le asigna un valor 0 de potencial independientemente de que actúe como cátodo o como ánodo:

Como ánodo:          H2    ————        2 H +    + 2 e–       εº  = 0

Como cátodo :       2 H +    + 2 e–     ——–  H           εº = 0

Ahora podemos determinar diferentes  potenciales estándar de reducción como por ejemplo el del cobre o el del zinc. También puedes verlo en el siguiente vídeo.

Para determinar el potencial de una pila tenemos en cuenta que las reacciones redox se consideran como la suma de dos semirreacciones, entonces la fem de la pila es la suma de los potenciales de dos semiceldas. El potencial de semicelda debido a la pérdida de electrones en el ánodo, se llama potencial de oxidación (Eºox) y el potencial debido a la ganancia de electrones en el cátodo se llama potencial de reducción (Eºred). Por lo tanto:

E pila = E oxidación (ánodo) + E reducción (cátodo)

 Así quedaría la notación de una pila:

notacion-de-una-pila

Pinchando sobre la siguiente imagen podrás “construir” diferentes pilas y comprender su funcionamiento:

En muchas ocasiones tenemos que predecir si una reacción redox va a ser o no espontánea. Para ello debemos conocer el valor de la variación de la energía libre de Gibss, que se puede calcular con la expresión que sigue:

Δ Gº = – n F Eº 

donde n es es el número de moles de electrones implicados en la reacción , F la constante de Faraday y el potencial estándar de la reacción.

Si Eº de la reacción es  positivo entonces ΔGº será negativo y la reacción espontánea.

Estudiemos ahora la ELECTROLISIS:

La electrolisis es el proceso por el cual se transforma  energía eléctrica en energía química; es, por tanto, el proceso contrario al que tiene lugar en una célula galvánica o pila.En la electrolisis una diferencia de potencial eléctrico generada por una fuente externa consigue que se produzca una reacción redox que no tendría lugar espontáneamente. La electrolisis tien lugar en unos dispositivos llamados cubas electrolíticas.

La electrolisis tiene multitud de aplicaciones interesantes. Mira los procesos que ocurren en la electrólisis de diferentes sales.

Los cálculos relacionados con  la electrolisis se basan en las leyes de Faraday:

la cantidad de sustancia depositada (o de reactivo consumido)  en un electrodo es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que ha circulado por él.

Debes saber que :

1 Faraday(F) = carga de un mol de electrones = 96.500 C

Pincha en las siguiente imagen para comprender mejor el proceso electrolítico.

electrolisis

Ahora puedes poner a prueba tus conocimientos sobre las leyes de Faraday.

Para repasar podéis acceder a un resumen del tema

En este enlace puedes ver diferentes simulaciones de reacciones redox.

Por último os dejo unos vídeos de reacciones redox:

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