electroquímica

U N A M
Facultad de Ingeniería
ELECTROQUÍMICA
M. C. Q. Alfredo Velásquez Márquez
AVM
U N A M
Facultad de Ingeniería
“En electroquímica, se trabaja con
reacciones de óxido-reducción espontáneas
y no espontáneas”
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1
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ELECTROQUÍMICA
Es una rama de la química que trata sobre las reacciones de óxidoreducción; es decir, aquellas reacciones en las que se presenta la
transferencia de electrones de un átomo a otro, de forma espontánea o
no espontánea.
Se reduce, gana 2 e–
0
Zn
+
+2
CuSO4
+2
ZnSO4
+
0
Cu
Se oxida, pierde 2 e–
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ELECTROQUÍMICA
Es una rama de la química que trata sobre las reacciones de óxidoreducción; es decir, aquellas reacciones en las que se presenta la
transferencia de electrones de un átomo a otro, de forma espontánea o
no espontánea.
V
Zn
+
CuSO4
ZnSO4
+
Cu
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2
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Zn(s)
+
CuSO4 (ac)
ZnSO4 (ac)
+
Cu (s)
V
e–
Cu
Zn
+
-
Zn2+
SO42–
Cu2+
SO42–
AVM
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Zn(s)
+
CuSO4 (ac)
ZnSO4 (ac)
+
Cu (s)
V
KI
Zn
+
Zn2+
SO42–
I– +
K+
Cu2+
SO42–
Cu
-
AVM
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Zn(s)
+
CuSO4 (ac)
ÁNODO (+):
CÁTODO (-):
Reacción iónica total:
Cu2+(ac)
ZnSO4 (ac)
Zn(s)
Ox.
+ 2e–
Red.
Cu2+(ac) + Zn(s)
Diagrama de celda:
Pares óxido-reducción
o
semiceldas
Zn2+(ac)
+ 2e–
+
Cu (s)
Eoxo = + 0.763 [V]
Cu(s)
Eredo = + 0.337 [V]
Cu(s) + Zn2+(s)
Ecelo = + 1.1 [V]
Zn(s) |Zn2+(ac) | | Cu2+(ac) | Cu(s) Ecelo = + 1.1 [V]
Cu2+(ac) / Cu(s)
y
Zn(s) / Zn2+(ac)
Cu(s) / Cu2+(ac) y
Zn(s) / Zn2+(ac)
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ELECTRÓLISIS DEL AGUA
La reacción de descomposición del agua es la siguiente:
2H2O
2H2
+
O2
Dentro del sistema, la molécula de agua se disocia para formar iones:
H+
H2O
+
OH–
V
+
H+
OHAVM
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ELECTRÓLISIS DEL AGUA
Cátodo:
2H  2e


 H2
2H 2 O  2e

 H 2  2OH

2H 2 O  2H  4e


 2H 2  2OH

Ánodo:
4OH

 O 2  2H 2 O  4e
2H 2 O  O 2  4H
4OH

 2O 2  4H


 4e
 8e



AVM
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ELECTRÓLISIS DEL AGUA
Cátodo:
2H 2 O  2H  4e


 2H 2  2OH
Ánodo:
4OH

 2O 2  4H


 8e

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6
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ELECTRÓLISIS DEL AGUA
Cátodo:
2H 2 O  2H  4e


 2H 2  2OH
Ánodo:
2OH

 O 2  2H


 4e

2H 2 O  2H 2  O 2
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ELECTRÓLISIS DEL AGUA
En medio ácido:
Cátodo:
Ánodo:


4H  4e  2H 2


2H 2 O  O 2  4H  4e
2H 2 O  2H 2  O 2
En medio básico:
Cátodo:
Ánodo:


4H 2 O  4e  2H 2  4OH


4OH  O 2  2H 2 O  4e
2H 2 O  2H 2  O 2
AVM
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ELECTRÓLISIS DEL AGUA
Cálculos para el medio básico:
1 [mol] e– = 6.022x1023 [e–]
1 [mol] e– = 1.6022x10-19 [C]
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ELECTRÓLISIS DEL AGUA
Cálculos para el medio ácido:
1 [mol] e– = 6.022x1023 [e–] = 96 484.484 [C] = 1.0 [Faraday] = 1.0 [F]
[C] = [A] [s]
Q[C] = (I [A]) (t [s])
Para determinar la cantidad de hidrógeno producida se considera la
reacción siguiente:

2H  2e

 H2
  1 mol H2 
1 F 
 


2 F  
 96 500 A  s   


( I A  )( t  s  )  


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Para determinar la cantidad de oxígeno producida se considera la
reacción siguiente:
2H 2 O  O 2  4H

 4e

  1 mol  O 2 
1 F 
 


4 F  
 96 500 A  s   


( I A  )( t  s  )  


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