Proyecto INFOCAB SB 202507

Responsable académica: I. Q. Raquel Enríquez García

Subtema 1.2.3

Potenciales estándares de reducción

Unidad 1

La energía y las reacciones químicas

 

Para calcular la fuerza electromotriz (FEM) o diferencia de potencial, se suman los valores de los potenciales estándares de reducción de ambas celdas, que se obtienen de una tabla de potenciales estándares de reducción.

Los potenciales estándares de reducción de las tablas, son valores medidos a 25 0C, 1 atmósfera de presión y en disolución acuosa 1M. El electrodo de referencia es el del hidrógeno, al que se le ha asignado un valor de cero.

 

 Eºcelda = Eº oxidación   +   Eº reducción

 

  Para calcular la FEM de la celda anterior el valor de tablas es:

Zn⁰   │ Zn²⁺  ║  Cu²⁺  │ Cu⁰

 

Zn²⁺ +   2e^-  →   Zn⁰     E⁰ = -0.76 V   semirreacción de oxidación

 

El potencial estándar de reducción para el Zn en tablas, tiene valor negativo por estar dada como semirreacción de reducción, pero como éste se oxida se invierte la ecuación y se cambia el signo del valor numérico.

De tablas:                     

Zn²⁺ +   2e^-  →   Zn⁰                                                  E⁰ = -0.76 V

Zn⁰   →   Zn²⁺   +   2e^-                                               E⁰ = +0.76 V

 

Para el cobre que se reduce, el valor de tablas que se toma es directo por estar reportado como reducción:

 

Cu²⁺   +   2e-  →   Cu⁰    Eº = +0.34 V    semirreacción de reducción  

 

Para la celda completa

 

Zn⁰   →   Zn²⁺   +   2e^-                                              E⁰ = +0.76 V

Cu²⁺   +   2e-  →   Cu⁰                                               E⁰ = +0.34 V   

_____________________________________________________

Zn⁰   +   Cu²⁺   →   Zn²⁺   +   Cu⁰                                        E⁰ = +1.10 V

 

El signo de la fuerza electromotriz de la celda, sirve para predecir la espontaneidad de una reacción redox. Si el signo de la FEM es positivo, la reacción es espontánea en el sentido en el que está dada la reacción y si el signo es negativo la reacción es no espontánea. En la reacción redox anterior el signo positivo indica que es espontánea.

Si esta celda se invierte, se tiene:

Cu⁰  │ Cu²⁺  ║  Zn²⁺   │ Zn⁰ 

La semirreacción anterior, nos dice que el cobre metálico se oxida a Cu²⁺ y el zinc, se reduce a zinc metálico. Quiere decir que se invirtieron los electrodos, por lo tanto:

De la tabla se toma el valor para la semirreacción de reducción del cobre:

Cu²⁺   +   2e-  →   Cu⁰    Eº = + 0.34 V, pero por ser en la celda el que se oxida, se invierte la semirreacción y el signo del valor del potencial estándar de reducción:

Cu²⁺   +   2e-   →   Cu⁰      Eº = +0.34 V

Cu⁰   →   Cu²⁺   +   2e-     Eº = -0.34 V

 

Para la semirreacción del zinc que se verifica como reducción, el valor tomado de la tabla es directo:

                                         Zn²⁺   +   2e^-   →   Zn⁰     E⁰ = -0.76 V

 

Para la celda:

Cu⁰   →   Cu²⁺   +   2e-                                    Eº = -0.34 V

Zn²⁺   +   2e^-   →   Zn⁰                                       E⁰ = -0.76 V

_____________________________________________________________

Cu⁰   +   Zn²⁺   →   Cu²⁺   +   Zn⁰                    E⁰ = -1.10 V

 

El signo negativo nos muestra que en este sentido la celda, no es espontánea.

 

Calcular la diferencia de potencial o fuerza electromotriz  y determinar si son o no espontáneas las siguientes celdas:

Mg⁰  │ Mg²⁺    ║   Fe²⁺   │  Fe⁰

Fe²⁺ │ Fe⁰      ║   Mg⁰    │ Mg²⁺

Zn⁰   │ Zn²⁺     ║  Cu²⁺    │  Cu⁰

Li⁰    │  Li¹⁺     ║   Fe²⁺   │  Fe⁰

 

RESULTADOS

1) +1.93 V, reacción espontánea.

2) -1.93 V, reacción no espontánea.

3) +1.10 V, reacción espontánea.

4) +2.61 V, reacción espontánea.

 

Potenciales estándares de reducción en disolución acuosa a 25°C

Agente oxidante	Agente reductor	E°red (V)
Li+ (ac) + e─	→Li (s)	- 3.05
K+ (ac) + e─	→K (s)	- 2.93
Ba2+ (ac) + 2e─	→Ba (s)	- 2.90
Ca2+ (ac) + 2e─	→Ca (s)	- 2.87
Na+ (ac) + e─	→Na(s)	- 2.71
Mg2+ (ac) + 2e─	→Mg (s)	- 2.37
Al3+ (ac) + 3e─	→Al (s)	- 1.66
Mn2+ (ac) + 2e─	→Mn (s)	- 1.18
Zn2+ (ac) + 2e─	→Zn (s)	- 0.76
Cr3+ (ac) + 3e─	→Cr (s)	- 0.74
Fe2+ (ac) + 2e─	→Fe (s)	- 0.44
Cr3+ (ac) + e─	→Cr 2+(ac)	- 0.41
Cd2+ (ac) + 2e-	→Cd (s)	- 0.40
PbSO4 (s) + 2e─	→Pb(s) + SO4 2─ (ac)	- 0.36
Tl+ (ac) + e─	→Tl(s)	- 0.34
Co2+ (ac) + 2e─	→Co (s)	- 0.28
Ni2+ (ac) + 2e─	→Ni (s)	- 0.25
AgI (s) + e─	→Ag(s) + I─ (ac)	- 0.15
Sn2+ (ac) + 2e─	→Sn (s)	- 0.14
Pb2+ (ac) + 2e─	→Pb (s)	- 0.13
2 H+ (ac) + 2e─	→H2 (g)	0.00
AgBr (s) + e─	→Ag(s) + Br ─ (ac)	0.07
S(s) +2H+ (ac) + 2e─	→H2S (ac)	0.14
Sn4+ (ac) + 2e─	→Sn2+ (ac)	0.15
Cu2+ (ac) + e─	→Cu + (ac)	0.15
SO42─ (ac) +4H+ (ac) +2e─	→ SO2  (g) +2 H2O	0.20
Cu2+ (ac) + 2e─	→Cu  (s)	0.34
Cu+ (ac) + e─	→Cu (s)	0.52
I2 (s) + 2 e─	→2  I ─ (ac)	0.53
Fe3+ (ac) + e─	→Fe 2+(ac)	0.77
Hg22+ (ac) + 2e─	→2 Hg (l)	0.79
Ag+ (ac) + e─	→ Ag (s)	0.80
2 Hg2+ (ac) + 2e─	→ Hg22+ (ac)	0.92
NO3─  (ac) +4H+ (ac) + 3e─	→NO(g) + 2H2O	0.96
AuCl4   (ac) + 3e─	→Au  (s) + 4 Cl─  (ac)	1.00
Br2 (l) + 2 e─	→2 Br ─ (ac)	1.07
O2 (g) + 4H+ (ac) + 4e─	→2H2O	1.23
MnO2 (s) + 4H+(ac)+ 2e─	→Mn2+ (ac) +2H2O	1.23
Cr2O72─ (ac) + 14H+(ac)+ 6e─	→2 Cr3+ (ac) + 7H2O	1.33
Cl2 (g) + 2 e─	→2 Cl ─ (ac)	1.36
ClO3─ (ac) + 6H+(ac)+ 5e─	→ ½ Cl2(g) + 3H2O	1.47
Au3─ (ac) + 3e─	→Au (s)	1.50
MnO4─ (ac) + 8H+(ac) + 5e─	→Mn2+ (ac) +4H2O	1.52
PbO2(s)+SO42─ (ac)+4H++2e─	→PbSO4 (s) +2H2O	1.68
H2O2 (ac) + 2H+(ac)+ 2e─	→2H2O	1.77
Co3+ (ac) + e─	→Co 2+ (ac)	1.82
F2 (g) + 2 e─	→2 F ─ (ac)	2.87
DISOLUCIÓN   BÁSICA
Fe(OH)2 (s) + 2 e─	→2 Fe (s) + 2 OH─ (ac)	- 0.88
2 H2O  + 2 e─	→H2 (g) + 2 OH─ (ac)	- 0.83
Fe(OH)3 (s) + e─	→ Fe(OH)2 (s) +OH─(ac)	- 0.56
S (s) + 2e─	→S2─ (ac)	- 0.43
Cu(OH)2 (s) + 2 e─	→Cu (s) + 2OH─(ac)	- 0.22
CrO4 2─  (ac) + 4 H2O + 3e─	→Cr(OH)3 (s)+5 OH─(ac)	- 0.12
NO3─ (ac) + 2 H2O + 2e─	→NO2─ (ac) + 2OH ─(ac)	0.01
ClO4─ (ac) + H2O + 2e─	→ClO3─(ac) + 2OH─ (ac)	0.36
O2 (g) + 2  H2P  + 4e─	→4 OH ─ (ac)	0.40
ClO3─ (ac) + 3H2O + 6e─	→Cl ─ (ac) + 6 OH─ (ac)	0.62
ClO─ (ac) + H2O + 2e─	→Cl ─ (ac) + 2 OH─ (ac)	0.89

 

 

 

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