Cuestionario Previo 1. ¿Qué es una reacción reacción de óxido-reducción? óxido-reducción? Se denomina reacción de reducción-oxidación, de óxido-reducción o, simplemente, reacción redox, a toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación.
2. ¿Qué es una pila y cuál es el principio de su su funcionamiento? funcionamiento? Una pila eléctrica es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica por un proceso químico transitorio, tras lo cual cesa su actividad y han de renovarse sus elementos constituyentes, puesto que sus características resultan alteradas durante el mismo. Esta energía resulta accesible mediante dos terminales que tiene la pila, llamados polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo negativo o ánodo y el otro es el polo positivo o cátodo. La estructura fundamental de una pila consiste en dos electrodos, metálicos en muchos casos, introducidos en una disolución conductora de la electricidad o electrolito
3. Investigar qué qué es una pila de óxido óxido de plata-zinc, cuál cuál es la reacción reacción de óxido-reducción que se se lleva a cabo en ella y las aplicaciones de este este tipo de pilas. Pila de tipo alcalina. Esta pila exhibe un cátodo de oxido de plata y un ánodo de polvo de zinc. Debido a que puede relativamente soportar altas cargas y tiene una casi constante, 1.5 volts de producción, este tipo de pila también es usado frecuentemente f recuentemente en relojes. También podemos encontrarla en algunos torpedos de uso militar, debido a su gran fiabilidad y capacidad. 4. ¿Qué es el potencial potencial eléctrico? El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva q desde el punto de
referencia,1 dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matematicamente se expresa por: 5. ¿Qué es el trabajo eléctrico? El trabajo electrico es energía que se pone en juego en un sistema en el cual hay una cierta circulación de cargas. En electrostatica, si mal no recuerdo, la formula del trabajo electrico es la siguiente: W = dU . q donde q es la carga que se desplaza y dU es la diferenca de potencial entre los puntos inicial y final. Las unidades del trabajo electrico son las mismas que las del trabajo mecanico, Joule [J].
6. Escribir la ecuación que relaciona al trabajo eléctrico con el potencial eléctrico para una reacción de óxido-reducción.
Donde E es el potencial corregido del electrodo, E el potencial en condiciones estándar (los potenciales se encuentran tabulados para diferentes reacciones de reducción), R la constante de los gases, T la temperatura absoluta (escala Kelvin), n la cantidad de moles de electrones que participan en la reacción, F la constante de Faraday (aproximadamente 96500 C/mol), log aquí es el logaritmo natural y Q es el cociente de reacción: Así para la reacción a*A
+ b*B → c*C + d*D, la expresión de Q es: Donde "[C]" y "[D]" son las presiones parciales y/o concentraciones molares en caso de gases o de iones disueltos, respectivamente, de los productos de la reacción; "[A]" y "[B]" ídem para los reactivos. Los exponentes son la cantidad de moles de cada sustancia implicada en la reacción (coeficientes estequiométricos). A las sustancias en estado sólido se les asigna concentración unitaria, por lo que no aparecen en Q. 7. Explicar la interpretación física de ∆Gº cuando un proceso se lleva a cabo a presión y temperatura constantes. -La variación de la energía de Gibbs en una reacción es útil porque es un criterio de espontaneidad y equilibrio a temperatura y presión constantes en procesos reversibles: ∆G 0 (reacción endotérmica) y ∆S> 0 (incremento del desorden), por tanto el ∆G es positivo a bajas T, negativo a altas T. Reacción
espontánea en la dirección hacia adelante a altas T y en dirección contraria a bajas T. • ∆H> 0 (reacción endotérmica) y ∆S< 0 (disminución del desorden), por tanto ∆G será positivo a todas las T. Reacción espontánea en la dirección inversa a todas las T. • ∆H< 0 (reacción exotérmica) y ∆S>0 (incremento del desorden), por lo tanto ∆G será negativo a todas las T. Reacción espontánea en la dirección hacia adelante a todas las T. • ∆H0 y ∆Sr°>0 a T,P=cte. Proceso desfavorable entálpicamente y favorable entrópicamente, proceso favorable a altas T. 2) ∆Hr°>0 y ∆
8. Investigar la interpretación física de ∆Hº y ∆Sº cuando un proceso se lleva a cabo a presión constante. 9. ¿Cuál es la ecuación que relaciona a ∆Gº con ∆Hº y ∆Sº a temperatura constante? ∆G=∆H-T∆S
10. Explicar el criterio de espontaneidad y equilibrio asociado con ∆ Gº a temperatura y presión constantes. 11. Mencionar cuáles son los factores que afectan el signo de ∆Gº en la ecuación que relaciona a ∆Gº con ∆Hº y ∆Sº a temperatura y presión constantes.
