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
Diagrama de predicción de una reacción
espontánea
ANTECEDENTES
•ELECTROQUÍMICA: la electroquímica es la
rama de la Química que estudia la
conversión entre la energía eléctrica y la
energía química
ANTECEDENTES
•REACCIÓN REDOX : una reacción
redox, llamada también de oxidaciónreducción,es aquella donde se realiza
un intercambio de electrones, de
manera que una sustancia se oxida y
la otra se reduce.
ANTECEDENTES
•PILA: una pila (llamada también celda
galvánica o voltaica), es aquella en la
que una reacción química redox
espontánea genera energía eléctrica.
ANTECEDENTES
•REACCIÓN ESPONTÁNEA: es una
reacción química cuantitativa hacia
la formación de los productos, es
decir, se desplaza hacia la derecha.
ANTECEDENTES
Diagrama de predicción de una reacción espontánea
Aumento de la fuerza oxidante
Ox1
Red1
Ox2
Eo(V)
Red2
Aumento de la fuerza reductora
ANTECEDENTES
Semirreacciones
Ox2 + ne
Red1
Red2 reacción de reducción
Ox1 + ne
reacción de oxidación
Donde ne es el número de electrones
intercambiados en cada semirreacción.
ANTECEDENTES
Reacción global espontánea
Ox2 + Red1
Ox1 + Red2
ANTECEDENTES
Para
calcular
el
potencial
o
electromotriz (fem) de la pila o
aplicamos la expresión siguiente :
Eo
celda=
Eo
reducción
fuerza
celda,
– Eo oxidación
Donde Eo reducción es el potencial estándar de
la especie que se reduce y Eo oxidación el
potencial estándar de la especie que se
oxida.
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.
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.
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 .
Ejercicios resueltos
Se presentan dos ejercicios resueltos y al
finalizar la explicación, se proponen cuatro
ejercicios para resolver por el alumno.
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
Zn(s)
Cu(s)
Zn2+(ac) + 2e
reacción de reducción
reacción de oxidación
Ejercicio resuelto
Eo
celda
= Eo
reducción
–Eo
oxidación
Sustituyendo los valores de potencial
estándar de reducción de las especies
de la reacción, tenemos:
Eo
celda
=[ 0.34(V) ] – [-0.76(V)]
Eo celda = 1.10(V)
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 RESUELTO
Potenciales
especies:
estándar
de
reducción
Eo Fe3+/Fe2+ = 0.77(V)
Eo V3+/V2+ = -0.255(V)
de
las
EJERCICIO RESUELTO
Diagrama para identificar la espontaneidad de
la reacción química
V
Fe
3+
-0.255
V
Fe3+
(ac)
V2+(ac)
2+
+ 1e
3+
Eo(V)
0.77
Fe 2+
Fe2+(ac) reacción de reducción
V3+(ac) + 1e reacción de oxidación
EJERCICIO RESUELTO
Eo
celda=
Eo
reducción
- Eooxidación
Eocelda=[ 0.77(V)] - [ -0.255(V) ]
Eocelda=1.025(V)
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.
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)
BIBLIOGRAFÍA
Chang, Raymond
Chemistry
McGraw-Hill
U.S.A. 1997.
Mortimer, Charles
Química
Grupo Editorial
Iberoamérica
México, 1983