3. Calcule el potencial estándar de la celda (E0) para cada reacción a 25°C y sustente si se efectúan espontáneamente en condiciones estándar:
f. 2Br – (ac) + F2 (g) → Br2 (l)+3F –(ac)
g. O2 (g) + 4Fe+2 +4H+1 → 4F+13 + 2H2O (l)
Respuestas
Solución:
- El potencial estándar de una celda galvánica o celda de óxido-reducción, uno de los electrodos representa el cátodo (electrodo positivo) el cual se reduce al ganar un electrón y el otro electrodo es el ánodo, que se oxida al perder un electrón (electrodo negativo).
El potencial de la celda (E₀), es igual a la diferencia de potencial del cátodo, menos el ánodo y se expresa, por la siguiente relación:
E₀ = E cátodo – E ánodo
En las reacciones dadas en el enunciado, se tiene:
f. 2Br⁻ (ac) + F₂ (g) → Br₂(l) + 3F ₋
En esta reacción el bromo ( Br ⁻ ) pierde dos electrones y se transforma a Br₂, siendo el ánodo y el fluor (F₂) se reduce ganando dos electrones, por tanto es el cátodo:
El potencial de reducción del Bromo y Fluor, se obtiene de la bibliografía a condiciones estándar 25°C y 1 atm, para una solución a 1M:
2Br⁻(ac) - 2 e- → Br2 (l) E ánodo = + 1.07 V
F₂ (g) + 2 e- → 2F⁻ (ac) E cátodo = + 2.87 V
El potencial de la celda (Eo), para esta reacción es:
E₀ = 2.87 V – 1.07 V
E₀ = 1.80 V
En esta reacción como el potencial de la celda es mayor a Cero, la reacción es espontanea:
E₀ = 1.80 V > 0 Reacción espontanea
En la segunda reacción dada:
g. O₂ (g) + 4Fe⁺² + 4H⁺¹→ 4F⁺³ + 2H₂O (l)
El Fe⁺²pierde un electrón y se oxida (ánodo) y el H⁺¹ gana un electrón se reduce (cátodo):
4Fe⁺² - 4e⁻ → 4Fe⁺³ E ánodo = + 0.77 V
O₂ (g) + 4H⁺¹ + 4e-→ 2H₂O E cátodo = + 1.23 V
El potencial de la celda (Eo), para esta segunda reacción es:
E₀ = 1.23 V – 0.77 V
E₀ = 0.46 V
También en esta reacción el potencial de la celda es mayor a Cero y la reacción es espontanea:
E₀ = 0.46 V > 0 Reacción espontanea