Reaccións Redox e Electroquímica: Conceptos e Aplicacións

Conceptos Básicos

Oxidación

Transformación na que unha especie química perde electróns, co que diminúe a súa carga negativa ou aumenta a positiva.

Redución

Transformación na que unha especie química gaña electróns, co que aumenta a súa carga negativa ou diminúe a positiva.

Oxidante

Especie química que favorece a oxidación doutra captando electróns e redúcese.

Redutor

Especie química que favorece a redución doutra cedendo electróns e oxídase.

Como non é posible atopar illado un dos dous procesos, este tipo de reaccións denomínanse reaccións de oxidación-redución ou reaccións redox. O proceso global poderase descompoñer en 2 semirreaccións: unha de oxidación e outra de redución, son sempre simultáneas.

Método do Ión-Electrón

O método do ión-electrón baséase en que o número de electróns perdidos polo redutor é igual ao número de electróns gañados polo oxidante e en que a reacción global se pode descompoñer na suma de 2 semirreaccións. Ten un tratamento distinto se o proceso ocorre en medio ácido ou neutro, ou se ocorre en medio básico.

Masa Equivalente

A masa equivalente ou equivalente-gramo é a masa desa especie que é capaz de ceder ou captar un mol de electróns. Polo tanto, podemos coñecer o seu valor dividindo a masa dun mol entre o número de electróns gañados ou perdidos no proceso.

Valoracións Redox

Nas valoracións ou volumetrías redox determínase a concentración dun oxidante (ou redutor) a partir da reacción dunha disolución de redutor (ou oxidante) de concentración coñecida. É necesario que a reacción redox sexa rápida e total e ter un indicador redox que permita detectar o punto final da valoración.

Electroquímica

A electroquímica é a parte da química que estuda a relación entre as reaccións redox e a electricidade. Estuda os procesos nos que se emprega unha reacción redox para producir corrente eléctrica (pilas) e aqueles nos que se emprega a corrente eléctrica para producir un proceso redox (electrólise).

Células Voltaicas

As células voltaicas son dispositivos que producen unha corrente eléctrica continua a partir dun proceso redox, transforman a enerxía química en eléctrica. Tamén se chaman células galvánicas, pilas voltaicas ou simplemente pilas.

Eléctrodos de Gases

Os eléctrodos de gases están formados por un tubo de vidro atravesado por un fío metálico que remata nunha pequena placa do mesmo metal.

Pilas

As pilas baseadas nos procesos redox entre ións empregan eléctrodos inertes de platino xa que ningunha das formas das especies que interveñen é un sólido que se poida usar como eléctrodo.

Forza Electromotriz

A forza electromotriz dunha pila ou potencial, E, é a diferenza de potencial entre os seus eléctrodos. Mídese en voltios e depende das semirreaccións utilizadas.

Ánodo e Cátodo

O ánodo é o eléctrodo no que ten lugar a oxidación (eléctrodo negativo). O cátodo é o eléctrodo no que ocorre a redución (eléctrodo positivo).

Acostúmase representar as pilas mediante unha notación simbólica coñecida como diagrama de pila, que consiste en escribir os símbolos das especies que interveñen no proceso, á esquerda os do ánodo e á dereita os do cátodo, representando a separación entre cada eléctrodo e a disolución mediante unha barra vertical e o tabique poroso ou a ponte salina mediante unha dobre barra.

Eléctrodo de Referencia

O eléctrodo de referencia é o eléctrodo normal de hidróxeno formado por unha lámina de platino platinado, introducida nun tubo de vidro polo que burbulla hidróxeno gas, a 1 atm, a 25 ºC e que se somerxe nunha disolución que contén ións H⁺ en concentración 1 M.

Potenciais Normais

Canto maior sexa o potencial dun eléctrodo maior será a súa tendencia a reducirse, de aí que estes valores reciban o nome de potenciais de redución. Se se miden en condicións estándar reciben o nome de potenciais normais ou estándar de redución.

A partir dos potenciais normais de redución podemos:

• Predicir o comportamento das distintas especies cando se poñen en contacto en condicións estándar. A especie de maior potencial redúcese e a outra oxídase segundo a reacción inversa que se indica na táboa, cada especie pode oxidar todas as que están por debaixo dela na táboa.
• Deseñar calquera pila e predicir o valor do seu potencial normal ou forza electromotriz. O potencial normal será a diferenza de potencial dos eléctrodos.

Electrólise

Unha electrólise consiste na realización dunha reacción redox non espontánea mediante o paso de corrente eléctrica a través dunha disolución de electrólito ou de composto iónico fundido.

Cuba Electrolítica

Faise nunha cuba ou cela electrolítica: recipiente que contén un electrólito fundido ou disolto, e no que se introducen dous eléctrodos inertes, de platino ou grafito conectados a un xerador de corrente continua.

Ánodo e Cátodo na Electrólise

Ánodo, eléctrodo ao que se dirixen os anións (eléctrodo positivo) no que ocorre a oxidación. Cátodo, eléctrodo ao que se dirixen os catións (eléctrodo negativo) e no que ocorre a redución.

Leis de Faraday

Leis de Faraday.

• Primeira lei: A masa de substancia liberada nun eléctrodo é directamente proporcional á cantidade de electricidade que pasou a través do electrólito.
• Segunda lei: Para unha determinada cantidade de carga eléctrica, a masa de substancia liberada é directamente proporcional ao seu peso equivalente.