Guia bàsica de reaccions redox, piles i electròlisi

Reaccions d'oxidació-reducció (Redox)

Una reacció d'oxidació-reducció és aquella en la qual hi ha una transferència d'electrons:

• Semireacció d'oxidació: El Zn perd electrons: Zn ↔ Zn²⁺ + 2e^-
• Semireacció de reducció: El Cu²⁺ guanya electrons: Cu²⁺ + 2e^- ↔ Cu

Estats d'oxidació dels elements químics

• L'estat d'oxidació de l'oxigen és sempre -2 (a excepció dels peròxids).
• L'estat d'oxidació de l'hidrogen és sempre +1 (a excepció dels hidrurs).
• El nombre d'oxidació dels alcalins (Li, Na, K, Rb,...) és sempre +1, i dels alcalinoterris (Be, Mg, Ca, Sr,...) és sempre +2.
• L'estat d'oxidació d'un ió monoatòmic és igual a la seva càrrega.
• La càrrega global d'una molècula és igual a zero. La suma dels estats d'oxidació de tots els àtoms de la molècula és sempre 0.
• La suma dels estats d'oxidació de tots els àtoms d'un ió és igual a la càrrega global que suporta l'ió.

Ajust de semireaccions

a) Ajust d'oxígens: Per cada àtom d'oxigen que es necessita, afegir 1 molècula de H₂O en el costat de l'equació parcial que presenta menys àtoms d'oxigen.

b) Ajust d'hidrògens: Afegir 1 H⁺ per cada hidrogen que es necessiti ajustar, en el costat en què hi faltin àtoms d'hidrogen.

El pont salí

És un tub de vidre que conté una dissolució saturada d'electròlit inert (KCl, NH₄NO₃) o una paret porosa que separa els dos processos redox.

Funcions:

• Permet el contacte iònic entre les dissolucions.
• Evita la barreja de les dissolucions dels elèctrodes.
• Manté la neutralitat elèctrica en cada semicel·la a mesura que els ions flueixen dins i fora del pont salí.

Piles electroquímiques

En una pila, l'ànode s'oxida i el càtode es redueix. La pila sempre ha de donar un potencial positiu (E_pila = E_càtode - E_ànode).

• Si es redueix, el nombre d'oxidació disminueix.
• Si s'oxida, el nombre d'oxidació augmenta.
• A l'esquerra es col·loca l'ànode i a la dreta el càtode.
• Recorda indicar el flux d'electrons i utilitzar un pont salí inert.

Cel·les electrolítiques

La càrrega elèctrica es calcula com: Q(C) = I(A) · t(s)

Considerant que 1 mol e^- = 96500 C, el càlcul estequiomètric és: Q · (1 mol e^- / 96500 C) · (mol prod / mol e^-) · (pes prod / mol prod)

Qüestionari de repàs (V/F)

1. En una pila galvànica, l'ànode s'oxida: V
2. El pont salí connecta les semicel·les: V
3. En condicions estàndard, el potencial depèn de l'ànode: V
4. El potencial de la pila no depèn de la concentració: F