Conceptes Clau de Reaccions Redox i Electroquímica

Conceptes Fonamentals de Reaccions Redox

Oxidació: procés en què una espècie química perd totalment o parcialment els electrons.

Reducció: procés en què una espècie química guanya totalment o parcialment electrons.

Nombre d'oxidació: representa el nombre d'electrons guanyats o perduts per l'àtom, totalment o parcialment, en un compost.

Oxidant: espècie química que provoca l'oxidació; per tant, un oxidant en reaccionar es redueix.

Reductor: espècie química que provoca una reducció; un reductor en reaccionar s'oxida.

El nombre d'oxidació de l'oxigen (O) en els peròxids és -1, i en els hidrurs, l'hidrogen (H) també és -1 (p. ex., NaH).

Mètode Ió-Electró per Igualar Reaccions Redox

Medi Bàsic

S'igualen els O amb els OH- i els H amb molècules H2O. Per cada O, posem 2 grups OH- i a l'altre cantó una molècula d'aigua.

Valoracions Redox

Es tracta de determinar la concentració desconeguda d'una substància que s'oxida o es redueix. La substància que volem valorar és oxidada o reduïda per una dissolució d'un agent oxidant o reductor de concentració coneguda.

Permanganimetries

En les permanganimetries s'utilitza com a agent oxidant el MnO4-. No cal indicador, ja que el ió MnO4- (lila) i el Mn2+ (incolor) actuen com a autoindicador. Mentre hi hagi substància a valorar, el medi és incolor perquè el MnO4- es redueix a Mn2+. Però una gota en excés de KMnO4 fa que persisteixi el color lila del MnO4-.

Piles Galvàniques

En una pila s'obté energia elèctrica a partir d'una reacció redox espontània. Cal separar l'oxidant del reductor; la transferència d'electrons es fa a través d'un fil conductor exterior.

• Ànode: Oxidació, polaritat negativa.
• Càtode: Reducció, polaritat positiva.

Els electrons circulen de l'ànode al càtode. L'ànode va perdent pes i el càtode en va guanyant.

Potencial Estàndard de Pila (E°)

FEM o voltatge de la pila en condicions estàndard. Depèn de:

• La concentració dels electròlits.
• La temperatura.
• La pressió del gas.

Pont Salí

La funció del pont salí és la d'augmentar la conductivitat i la de mantenir la neutralitat de càrregues iòniques en totes dues dissolucions.

Elèctrodes Inerts

S'utilitzen elèctrodes inerts (platí o grafit) en dos casos:

• Quan alguna de les dues formes del parell redox són dissolucions d'ions.
• Quan intervenen gasos en un dels elèctrodes (p. ex., Zn|Zn2+|| H+|H2 (Pt)).

Potencial de Reducció de l'Elèctrode

Correspon a la FEM de la pila amb un signe positiu (+) si l'elèctrode problema fa de pol positiu (+), és a dir, si es produeix una reducció. El signe serà negatiu (-) si el potencial correspon a l'elèctrode on es produeix l'oxidació, al pol negatiu (-).

Utilització dels Potencials de Reducció Estàndard

• Pot servir per conèixer la força relativa d'oxidants i reductors.
• Determinar la reactivitat de diferents metalls.
• Predir si una reacció redox es produirà o no.
• Determinar la FEM d'una pila.

Equacions Clau en Electroquímica

ΔG = -nFE

Equació de Nernst: E = E° - (0,059/n) log Q. Permet calcular el potencial (E) d'un elèctrode en condicions NO estàndard.

Acumuladors i Piles Recarregables

La bateria del cotxe és un conjunt d'acumuladors de plom connectats en sèrie. Està formada per sis acumuladors connectats en sèrie, donant un voltatge de 12,5 V. Està formada per làmines de plom alternades amb òxid de plom (IV).

Pb + PbO2 + 2 H2SO4 <=> 2 PbSO4 + 2 H2O

Corrosió de Metalls

Els metalls s'oxiden si perden electrons, formant l'òxid del metall. Perquè hi hagi corrosió, es necessita O2 i vapor d'aigua, que és el medi que permet la transferència d'electrons. L'O2 pren els electrons que cedeix el metall.

Corrosió del Ferro (Rovellament)

El ferro es rovella fàcilment. L'oxidació del ferro és un procés electroquímic. La humitat és el factor indispensable perquè es produeixi aquest procés.

Una part de la superfície del metall actua com a ànode, on el ferro s'oxida (Fe → Fe2+ + 2e-). Els electrons es mouen a través del metall cap a una zona on la concentració de l'oxigen dissolt en l'aigua és alta. L'O2 es redueix, i aquesta zona actua com a càtode (1/2 O2 + H2O + 2e- → 2OH-). El Fe2+ es pot continuar oxidant en presència d'O2 atmosfèric per formar Fe2O3 · x H2O.