Las reacciones redox son reacciones químicas de oxidación-reducción en las que cambian los estados de oxidación de los reactivos. El término ‘redox’ se refiere al proceso de reducción-oxidación. Todas las reacciones redox se pueden dividir en dos tipos de reacciones: reducción y oxidación. En una reacción redox o proceso de Oxidación-Reducción, las reacciones de oxidación y reducción siempre ocurren al mismo tiempo. El agente oxidante es la sustancia que se reduce en un proceso químico, mientras que el agente reductor es la sustancia que se oxida.
Celda galvánica/celda voltaica
Una celda galvánica, también conocida como celda voltaica, es una celda electroquímica que genera energía eléctrica a través de una reacción redox o proceso redox.
Una celda voltaica se compone de dos semiceldas que realizan los procesos de reducción u oxidación. Las semiceldas izquierda y derecha son las dos semiceldas. Una tira/barra de metal de cobre sumergida en una solución de sulfato de cobre (II) forma la semicelda derecha, mientras que una tira/barra de metal de zinc sumergida en una solución de sulfato de zinc forma la semicelda izquierda. Las tiras de metal se llaman electrodos y sirven como conductor en el circuito. Ayuda en la transmisión de electrones de las tiras a las soluciones electrolíticas en las que se sumergen.
Los dos electrodos en el diagrama de arriba están conectados por un alambre de metal. El circuito se abre y se cierra con el uso de un interruptor. La membrana porosa que une las dos mitades (half-cells) contribuye a la compleción del circuito. Usar una celda de zinc-cobre como ejemplo es la mejor manera de demostrar el proceso electroquímico en una celda voltaica. Entonces, echemos un vistazo al proceso redox de zinc-cobre.
Proceso redox (reacción de oxidación y reducción) de zinc y cobre
Los dos electrodos en el diagrama de arriba están conectados por un alambre de metal. El circuito se abre y se cierra con el uso de un interruptor. La membrana porosa que une las dos mitades (half-cells) contribuye a la compleción del circuito. Usar una celda de zinc-cobre como ejemplo es la mejor manera de demostrar el proceso electroquímico en una celda voltaica. Entonces, echemos un vistazo al proceso redox de zinc-cobre.
(ÁNode) Semirreacción de oxidación
Zn(s) → Zn2 + +2e –
(Cátodo) Reducción de media reacción
Cu 2+ +2e – → Cu(s)
Para hacer cobre metálico, el zinc pierde electrones que son agarrados por iones de cobre. La reacción redox completa entre el zinc y el cobre es:
Cu2 + +Zn(s) → Cu(s)+Zn2 +
Se observó el Proceso Redox en Células de Zinc y Cobre.
Debido a que el zinc ocupa un lugar más alto en la serie de actividad que el cobre y se oxida más fácilmente que el cobre, el electrodo de zinc sirve como áNode en una celda galvánica.
Zn(s) → Zn2 + +2e –
Debido a la pérdida de zinc metálico, el áNode de zinc se degrada gradualmente, mientras que la concentración de iones de zinc aumenta debido a la producción de electrones en el áNode.
El electrón viaja desde el áNode de zinc al electrodo de cobre a través del cable externo, donde reacciona con los iones de cobre en la solución para generar cobre metálico.
Cu 2+ +2e – → Cu(s)
La reducción tiene lugar en el cátodo, que es un electrodo de cobre. Debido a la creación del cobre metálico, la masa del cátodo aumentará, mientras que la concentración de iones de cobre (II) disminuirá.
El movimiento de iones a través de la membrana contribuye a la neutralidad de la célula.
daniel celular
Una celda electroquímica/voltaica es lo mismo que una celda de Daniel. Se compone de una varilla de zinc sumergida en una solución de sulfato de zinc y una varilla de cobre sumergida en una solución de sulfato de cobre. Un puente salino une las dos soluciones. Dos medias celdas de zinc y cobre sufrirán oxidación y reducción para formar un par redox. El par redox en la celda de Daniel es Zn 2+ /Zn y Cu 2+ /Cu.
En un par redox, la sustancia que sufre oxidación y reducción está presente. En un par redox, una línea vertical actúa como separador o interfaz entre las formas oxidada y reducida. La interfaz puede tomar la forma de un sólido o una solución.
Un puente salino es simplemente un tubo en forma de U lleno de una solución de cloruro de potasio o nitrato de amonio. Hervir la solución con agar-agar y enfriarla hasta que tenga una consistencia gelatinosa la solidifica.
El contacto eléctrico entre las soluciones se establece por el puente salino. Al mismo tiempo, ayuda en la separación de soluciones. Las varillas de cobre y zinc están conectadas por un alambre metálico, un amperímetro y un interruptor. Todo el montaje de Daniel Cell es una ilustración de su trabajo. No hay reacción ni flujo de corriente cuando el interruptor está apagado. Sin embargo, tan pronto como se enciende el interruptor, podemos ver lo siguiente.
Observaciones de Daniel Cell
La transferencia electrónica ocurre sobre un alambre metálico que corre entre las varillas. El flujo de corriente está indicado por la dirección de la flecha. El flujo de electricidad es causado por el paso de iones de una solución del vaso de precipitados a la otra a través del puente salino. El flujo de corriente, por otro lado, no es posible hasta que haya una diferencia de potencial entre los dos electrodos (varillas de cobre y zinc).
En los electrodos, se han visto semirreacciones. Como resultado, el áNode es el electrodo que se oxida, mientras que el cátodo se reduce. El potencial total en cada electrodo se denomina potencial de electrodo.
Potencial de electrodo
En electroquímica, el concepto de potencial de electrodo es crucial. Ayuda en la predicción y control de la dirección e intensidad de un proceso electroquímico (por ejemplo, corrosión).
Potencial de electrodo estándar
La diferencia de potencial entre el metal y su solución se conoce como potencial de electrodo. Si la concentración de las especies participantes en la reacción del electrodo es la unidad y la reacción ocurre a 298 K, el potencial del electrodo se denomina Potencial estándar del electrodo (E 0 ).
El potencial de electrodo estándar (E 0 ) del hidrógeno gaseoso, en el caso de la convención, es de 0,00 voltios. El par redox es un agente reductor más fuerte que el par H + /H 2 cuando el potencial de electrodo estándar es negativo. Por otra parte, un potencial de electrodo estándar positivo sugiere que el par redox es un agente reductor más débil que el par H + / H2 .
Cálculo del potencial de electrodo
El potencial de electrodo se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
E ∘ celda = E ∘ rojo –E ∘ rust
La semicelda con el mayor potencial de reducción pasa por el proceso de reducción, mientras que la semicelda con el menor potencial de reducción pasa por el proceso de oxidación.
Usos del potencial de electrodo
- Puede usarse para investigar procesos como la corrosión y las picaduras, así como para controlar el proceso de reacción.
- El potencial de electrodo se puede utilizar para ayudar a elegir materiales y equipos para el control de reacciones.
- La corrosión causada por reacciones y procesos electroquímicos y químicos se puede predecir con esta herramienta.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Qué procesos están involucrados en las reacciones redox?
Responder
Un proceso redox es una reacción de transferencia de electrones que implica tanto la reducción como la oxidación, siendo la reducción la toma de electrones y la oxidación la liberación de electrones.
Pregunta 2: ¿Cómo produce electricidad una reacción redox?
Responder
Una celda galvánica, también conocida como celda voltaica, es una celda electroquímica que genera energía eléctrica a través de una reacción redox o proceso redox. Una celda voltaica se compone de dos semiceldas que realizan los procesos de reducción u oxidación.
Pregunta 3: ¿Cómo la electrólisis es un ejemplo de una reacción redox?
Responder
La electrólisis es una reacción redox porque la reducción ocurre en el cátodo y la oxidación ocurre en el áNode, y ambas reacciones ocurren al mismo tiempo.
Pregunta 4: ¿Qué hace el proceso de reducción?
Responder
Las entidades químicas pierden electrones durante el proceso de reducción, lo que reduce su número de oxidación. La parte de oxidación de la reacción implica la pérdida de electrones. La reducción es el polo opuesto de la oxidación.
Cu 2+ +2e – → Cu(s)
Pregunta 5: ¿Qué es un ejemplo de pareja redox?
Responder
En las reacciones redox, las versiones oxidada y reducida de cada reactivo forman un par redox. Las parejas redox se denotan como «Ox/red». Por ejemplo, Cu 2+ /Cu y Zn 2+ /Zn, tienen una versión oxidada a la izquierda y una versión reducida a la derecha, separadas por una barra oblicua.
Pregunta 6: ¿Cuáles son los usos del potencial de electrodo?
Responder
- Ayuda con las investigaciones de corrosión y picaduras, así como con el control de reacciones.
- El potencial de electrodo se puede utilizar para ayudar a elegir materiales y equipos para el control de reacciones.
- La corrosión causada por reacciones y procesos electroquímicos y químicos se puede predecir con la ayuda de este programa.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por omkarsinghbaghel y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA