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” AVM 1 U N A M Facultad de Ingeniería 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– AVM U N A M Facultad de Ingeniería 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 AVM 2 U N A M Facultad de Ingeniería Zn(s) + CuSO4 (ac) ZnSO4 (ac) + Cu (s) V e– Cu Zn + - Zn2+ SO42– Cu2+ SO42– AVM U N A M Facultad de Ingeniería Zn(s) + CuSO4 (ac) ZnSO4 (ac) + Cu (s) V KI Zn + Zn2+ SO42– I– + K+ Cu2+ SO42– Cu - AVM 3 U N A M Facultad de Ingeniería 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) AVM U N A M Facultad de Ingeniería AVM 4 U N A M Facultad de Ingeniería AVM U N A M Facultad de Ingeniería 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 5 U N A M Facultad de Ingeniería 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 U N A M Facultad de Ingeniería ELECTRÓLISIS DEL AGUA Cátodo: 2H 2 O 2H 4e 2H 2 2OH Ánodo: 4OH 2O 2 4H 8e AVM 6 U N A M Facultad de Ingeniería 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 AVM U N A M Facultad de Ingeniería 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 7 U N A M Facultad de Ingeniería ELECTRÓLISIS DEL AGUA Cálculos para el medio básico: 1 [mol] e– = 6.022x1023 [e–] 1 [mol] e– = 1.6022x10-19 [C] AVM U N A M Facultad de Ingeniería 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 ) AVM 8 U N A M Facultad de Ingeniería 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 ) AVM U N A M Facultad de Ingeniería AVM 9