XIX Verano de la Investigación Científica y Tecnológica del Pacífico

XIX Verano de la Investigación Científica y Tecnológica del Pacífico
CÁLCULOS DE POTENCIALES DE REDUCCIÓN DE ESPECIES QUÍMICAS EN
SOLUCIÓN ACUOSA
Benjamín Luna Callejas, Ingeniería Bioquímica en el Instituto Politécnico Nacional,
[email protected] Asesor Roberto Flores-Moreno, Universidad de Guadalajara,
[email protected]
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Basados en que el potencial eléctrico se refiere a la cantidad de energía necesaria
para transportar una carga, se vuelve interesante dentro del campo de la
electroquímica, determinar el potencial involucrado en fenómenos de óxidoreducción ya que en éste tipo de reacciones se aprovecha la transferencia de
electrones entre las especies químicas como una forma de proporcionar energía
eléctrica, tal es el caso de la baterías
De aquí surge la necesidad de encontrar nuevos métodos que permitan al
investigador obtener de manera económica y eficaz los potenciales de reducción
estándar evitando con ello gastos debidos al trabajo experimental. Así la química
teórica ofrece una alternativa para analizar sistemas de interés difíciles de acceder
debido a los altos costos y complicaciones experimentales que conllevan.
METODOLOGÍA
Seleccionamos un grupo de 13 especies químicas, entre ellos 5 metales alcalinos
térreos, 6 metales pesados y 2 sales orgánicas para estimar sus potenciales de
reducción utilizando softwares como deMon2k y GAUSSIAN09 y aplicando el
método del solvente PCM debido a la presencia de moléculas de agua como
disolvente de estas especies. Los potenciales fueron obtenidos a 0K a través de
los incrementos de la energía atómica calculados para el estado reducido en fase
sólida y para el estado oxidado en solución acuosa de cada especie ya que a esta
temperatura la energía interna calculada es igual a la energía libre de Gibbs y por
tanto pudimos conocer el potencial involucrado al dividir dicho incremento
energético entre el producto del número de electrones transferidos por la
constante de Faraday.
CONCLUSIONES
De acuerdo al conjunto de especies trabajadas el método PCM calculó
correctamente los potenciales de reducción para átomos pertenecientes a la
familia de los alcalinos térreos con estado de oxidación 1+.
Con respecto a las sales orgánicas los cálculos con PCM presentaron poca
desviación por lo que es conveniente continuar analizando éste tipo de sistemas.
La eficiencia del método PCM disminuyó conforme aumenta el número atómico y
carga eléctrica de la especie, por lo tanto no es adecuado calcular potenciales de
reducción para metales pesados o especies con carga eléctrica mayor a uno.
© Programa Interinstitucional para el Fortalecimiento de la Investigación y el Posgrado del
Pacífico
Agosto 2014