Volumetrías REDOX Prof. Miriam Fontalvo Gómez, MSc. Junio 03 de 2015 1 Contenido 1. Introducción a las reacciones REDOX 2. Volumetrías REDOX 3. Curvas de Valoración 4. Oxidantes y reductores de uso frecuente 5. Indicadores 6. Aplicaciones analíticas 2 1.Introducción Reacciones REDOX Reacción REDOX Reacción en la que una o mas especies cambian su nº de oxidación. En estas reacciones se transfieren electrones de un átomo, ion y/o molécula a otro. Agente reductor *donador de electrones *Se oxida (pierde electrones) REACCIÓN NETA Agente oxidante *Afinidad por los electrones *Se reduce (gana electrones) Oxidación y reducción tienen lugar en forma simultanea!!. 3 CONCEPTOS PREVIOS Celdas Electroquímicas Potencial Estándar de Electrodo Electrodo Normal de Hidrógeno Potenciales de Electrodos Ecuación de Nernst 4 Celdas Electroquímicas 5 TIPOS DE CELDAS ELECTROQUÍMICAS 1. Galvánicas: La reacción REDOX es espontánea Libera energía eléctrica que sirve para llevar a cabo un trabajo. La fuerza electromotriz se mide en voltios (V) y se menciona como el voltaje o potencial de la celda (E). 2. Electrolíticas: La reacción no es espontánea Requiere de una fuente externa de energía eléctrica (electrolisis) La reacción química es forzada a realizarse en la dirección no espontanea. 6 Celdas Galvánicas Ánodo Oxidación + Cátodo Reducción 7 Celdas Electrolíticas Requiere de fuente externa de energía eléctrica para funcionar. Cátodo Reducción Ánodo Oxidación 8 Movimiento de las cargas en una Celda Electroquímica Ánodo Oxidación Agente Reductor En una celda la electricidad se transmite por el movimiento de los iones Cátodo Reducción Agente Oxidante 9 Construcción de Celdas Electroquímicas Ejercicios para trabajar en clase 1) Fe2+ , Fe3+ Potencial Estándar (𝐄 ° ): -0.44 V y Cd2+ , Cd Potencial Estándar (𝐄 ° ): -0.40 V 2) Cu2+, Cu Potencial Estándar (𝐄 ° ): 0.34 V y Zn2+ , Zn Potencial Estándar (𝐄 ° ): -0.76 V Los Potenciales Estándar (E°) se encuentran en tabla 10 Potencial Estándar de Electrodo, E° Potencial de una celda formada por el electrodo en cuestión actuando como el electrodo de la derecha y el electrodo Estándar de Hidrogeno como el electrodo de la izquierda (electrodo estándar). En esta celda la actividad de los reactivos y productos es la unidad*. *Se presuponen condiciones estándar para cualquier otra especie implicada en la reacción 12 11 Electrodo Normal de Hidrogeno, (E.N.H) Otros electrodos estándar: 1. Calomel: Hg, Hg2Cl2, KCl. 2. Plata-Cloruro de Plata: Ag, AgCl, KCl. 13 Potencial Estándar del Electrodo de Ag, E°Ag/Ag+ 14 Potencial Estándar de celda, E°celda La dirección espontánea de la reacción galvánica es aquella que conduce a un valor de Eºcelda positivo •La semireacción de mayor valor de Eº procederá como una reducción •La otra semireacción, evoluciona al revés (oxidación) EJEMPLO 15 ° Calcular el 𝐸𝑐𝑒𝑙𝑙 de las siguientes celdas: Efecto de la Concentración sobre los Potenciales de Electrodos: LA ECUACIÓN DE NERNST *Los valores de Eº siempre están referidos a condiciones estándar. *Esto presupone que la concentración de la especie activa o de cualquier otra involucrada en la reacción electroquímica sea 1.0 M. *Si la concentración es diferente, el potencial cambia. *Los cambios del potencial con la concentración se expresan por medio de la ecuación de NERST 16 La Ecuación de Nernst recibe este nombre en honor al químico alemán Walther Nernst, a quien se debe su desarrollo. 17 18 Escriba la Ecuación de Nernst para las siguientes semireacciones 19 Aplicaciones de la Ecuación de Nernst: 1. Dependencia del potencial con la concentración 20 1,31 1.31 V 21 Relación Potencial-Concentración Teóricamente es posible usar la relación de Nernst para determinar Concentraciones. Un ejemplo es la relación que existe entre el potencial de un electrodo inmerso en una disolución que contiene iones del mismo: Ejemplo ¿Qué concentración de Ag+ existe bajo un potencial de +0.692 V vs E.N.H.? 22 RTA= 0.0149 M 23 2. Cálculo de Constantes de Equilibrio REDOX a partir de Potenciales Estándar Ecelda = 0 o bien Edirecto = Einverso Representación Esquemática de la celda: 24 Valores de los potenciales estándar de los electrodos: 25 26 Ejercicios Calcular el potencial y la Keq de las siguientes celdas: 1. Cu/Cu2+(0.020 M)//Ag+(0.020 M)/Ag RTA: E°= 0.462 V, Ecell=0.411V 2. Pt/U4+(0.20 M), UO2+2(0.015 M), H+ (0.030 M) //Fe2+(0.010 M), Fe3+(0.025 M)/Pt 27 Ejercicios 1. 2. E°= 1.001 V E°= 0.273 V Calcular la Keq de la reacción. 28 29