2º Bach. Redox, potenciales, reacciones y pilas.

Hola: 

En esta penúltima entrega  vamos a hablar de cómo ocurren las reacciones Redox (os encargo 5 problemas al final, se hacen rápido).

Ya sabemos que una reacción redox necesita de un sustancia o elemento que ceda electrones y otra que los capte, los valores se dan siempre en voltios (aquí no se usa la energía calorífica/entalpía  H pues no queremos generar calor sino electricidad/voltios) y esos electrones que se transfieren puede hacerse de dos modos, si tengo juntas ambas sustancias se pasan directamente de uno a otro sin más, la pilas se consiguen cuando yo separo fisicamente las dos sustancias (y esto es la que hace que se vendan unos 15000 millones de pilas en el mundo) y las uno luego con un conductor metálico, lo electrones pasarán de un sitio al otro produciendo una corriente eléctrica que yo puedo aprovechar (olvidad el puente salino). En el ánodo de una pila siempre se produce la reacción de Oxidación (es el polo negativo) y en el cátodo siempre se producirá la Reducción (polo positivo). (a veces se usan electrodos inertes para poder hacer más fácilmente la reacción; lo de inertes es obvio, no participan en la reacción).

Estos videos se explican mejor que yo:



y más general (ahora sí se explica el puente salino):


Lo importante es que el puente salino (más modernamente la pared porosa) permite "neutralizar" el flujo de electrones -cargas negativas-.

 Desde este punto de vista hay algo similar a lo que era un ácido o una base y los famosos pares conjugados; me refiero a que la misma sustancia en un caso puede ser oxidante y en otro reductora, depende con que se enfrente; por ejemplo si reaccionan Bromo y un metal está claro que éste cede electrones y el Bromo los toma pero si la reacción es entre el Bromo y el Oxígeno ahora es el halógeno el que va a perder sus electrones en favor del Oxígeno, el balance para que la reacción ocurra será la diferencia entre la "dificultad" de unos para cederlos y la facilidad del otro para ganarlos, esta diferencia es la realmente importante. Si preparamos una reacción mezclando sustancias con facilidad para dar electrones (metales por ejemplo) con otras que fácilmente los capten (no metales, Oxígeno..) no habrá ningún problema en que ésta se produzca, cuando pasamos a otras reacciones hay que determinar esa diferencia que hemos indicado antes y que será la responsable que se produzca o no (iría en sentido contrario), como estamos mirando la diferencia relativa entre uno y otro lo más cómo es establecer una referencia que nos permita esas comparaciones; a esa referencia le asignamos el valor de 0 Voltios de potencial eléctrico, es la reacción  2H+   +   2e-  -------> H2.

Como en las reacciones  SIEMPRE tiene que haber un oxidante y un reductor en realidad vamos a tener que sumar dos potenciales para obtener el valor total y es importante que ese valor suma sea positivo, pues la fórmula que indica si la reacción es espontánea o no viene dada -como siempre- por el hecho de que el valor de la energía libre de Gibbs (dG) sea negativo; en el caso que nos ocupa la relación es    G = - n x F x E   siendo E el  potencial total en voltios (suma de ambas), F la constante de Faraday (= 96500 Culombios -la carga de un mol de electrones, en realidad 96480 pero siempre se pone 96500, es Faraday no Faradio) y n el número de electrones intercambiados (por ejemplo K+ a K tendrá n=1  Ca+2 a Ca tendrá n=2...etc..). En las tablas SIEMPRE se da el potencial de reducción (elemento/sustancia toma electrones) y si le damos la vuelta se cambia el signo. 
Los problemas son siempre de dos tipos:

1: Nos dan dos semirreacciones y nos piden la pila que se forma: a una de ellas habrá que darle la vuelta para tener la reacción buscada, por lo tanto SIEMPRE habrá que darle la vuelta a la de menor valor (si es negativa mejor aún) para que la suma sea positiva.

2: Nos dan ya la pila/reacción y nos dicen si es posible, se hace la suma y si es positiva la pila funciona, si es negativa no.

Si usamos el valor de referencia del Hidrógeno para ver si una reacción ocurre o no podemos comparar unos con otros:

Si alguien quien mirar con detalle cómo es la notación de las pilas lo puede hacer aquí.

Finalmente la determinación de la fórmula G=-nFE; lo único importante es lo de predecir la espontaneidad (G<0 0="" p="">

Todo esto os puede parecer un poco lioso pero no lo es (por supuesto los valores de los potenciales -que dependen de T y conc. pero eso no se usa nunca- os los dan como datos) pero al final todo se reduce a dos cosas, siempre se le da la vuelta a una reacción y si es E>0 la reacción ocurre.

Por favor preguntadme las dudas.
Problemas (hasta el día 18): pg. 274/275:  57.   58.  50.  51.  53. 
Para la última entrada dejo la electrólisis.
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