Redox y electroquímica: ajuste, pilas y electrólisis
La electroquímica conecta los procesos redox con la producción de corriente y con la electrólisis. En la prueba canaria aparecen ajustes redox, cálculo de potenciales, espontaneidad y aplicaciones de las leyes de Faraday.
Números de oxidación y ajuste
La oxidación es pérdida de electrones y la reducción ganancia; el oxidante se reduce y el reductor se oxida. Ajusta por semirreacciones: primero masa, luego oxígeno con H₂O, hidrógeno con H⁺ y carga con electrones. En medio básico, añade OH⁻ a ambos lados para neutralizar los H⁺.
Pilas galvánicas
En el ánodo se produce la oxidación (polo negativo) y en el cátodo la reducción (polo positivo). El potencial estándar de la pila es E°celda = E°cátodo − E°ánodo, usando potenciales de reducción. Si E° > 0, la reacción es espontánea; además ΔG° = −nFE°. Multiplicar una semirreacción para igualar electrones no cambia su potencial.
Electrólisis y Faraday
En una cuba electrolítica se impone corriente: el ánodo sigue siendo la oxidación y el cátodo la reducción, pero los signos de los electrodos se invierten respecto a la pila. La carga que circula es Q = I·t y los moles de sustancia depositada se relacionan por Q = n·F, con F = 96 485 C/mol.
Ejemplo resuelto
Calcula E° de la pila Zn|Zn²⁺||Cu²⁺|Cu con E°(Zn²⁺/Zn) = −0,76 V y E°(Cu²⁺/Cu) = +0,34 V. El cobre tiene mayor potencial de reducción, así que se reduce en el cátodo; el zinc se oxida en el ánodo. E°celda = 0,34 − (−0,76) = 1,10 V. Es espontánea y el zinc es el polo negativo.
Errores que cuestan puntos
- Sumar los potenciales con su signo en lugar de restar cátodo menos ánodo.
- Cambiar E° al multiplicar una semirreacción.
- Confundir los signos de ánodo y cátodo en pila y electrólisis.
- Ajustar la masa pero no la carga.
- Usar n de electrones incorrecto en ΔG° = −nFE°.