Potencial de electrodo
El potencial de electrodo, o potencial reducción de electrodo de un elemento, se representa como Eº, es la diferencia existente entre el potencial que tiene una celda, formada por un electrodo, y un electrodo conocido como, estándar de hidrógeno, cuando la actividad llevada acabo por los iones que participan en el proceso, es de 1 mol/L, a una presión de una atmosfera, y con una temperatura de 25ºC ( 298ºK).
El potencial de electrodo (normal), se suele representar con la letra Eº, midiéndose en voltios (V), siguiendo el Sistema Internacional de Unidades.
En una célula electroquímica, se lleva a cabo siempre una reacción de tipo redox, dividida en dos semirreacciones:
- Semirreacción de oxidación, en la cual se produce una pérdida de electrones, y tiene lugar en el anodo, siendo éste el electrodo negativo.
- Semirreacción de reducción, donde se produce una ganancia de electrones, tiene lugar en el cátodo, o electrodo positivo.
A causa de la diferencia de potencial entre los electrodos, se genera electricidad. Dicha diferencia se produce como resultado de la diferencia de potencial existente entre los electrodos, con la participación del electrolito, también conocido como disolución, donde los electrodos se encuentran introducidos. De esta manera, el potencial que tendrá la célula será la diferencia entre el potencial del cátodo y el potencial de ánodo.
Ecel = E+ – E- = Ecat – Eano
El potencial que tiene una célula, se puede medir, pero no existe ninguna regla simple, que con cierta precisión nos permita calcula el potencial que posee uno sólo de los electrodos. Este potencial eléctrico, se ve afectado por la temperatura, la concentración y la presión. Los potenciales de las semirreacciones de oxidación y reducción, tienen el mismo valor, pero con distintos signos, lo que nos es de utilidad para poder calcular los potenciales, sea cual sea. El potencial normal de un electrodo (estándar), generalmente, y por convenio, se representa como el potencial de reducción ( estándar) para el electrodo en cuestión.
Empíricamente, no se puede obtener los valores para los potenciales de los electrodos. Debido a que es imposible calcular el valor de un electrodo aisladamente, es necesaria la utilización de un electrodo que nos sirva de referencia (electrodo normal de hidrógeno), que posee un potencial definido y estipulado mediante convenio. De este modo, al combinar dicho electrodo de referencia con uno, con valor a determinar, pudiendo fácilmente conocer su valor, pues el electrodo de referencia tendría un valor conocido.
Generalmente a los potenciales de electrodo, se los conoce como potenciales de reducción, el signo que se obtiene en le oxidación, se debe invertir al calcular el potencial general ( el de la pila), y es por esto, que lo encontraremos con signo negativo.
Los potenciales de electrodos, no tienen nada que ver con la transferencia de electrones, de esta manera, los potenciales de electrodo se pueden combinar para conseguir un potencial general en la celda, restando el de mayor valor con el de menor potencial, aunque sean distintos el número de electrones que participan en ellos.
Para realizar la medición práctica del electrodo, se debe conectar éste al electrómetro, concretamente al terminal positivo, a la vez que el electrodo normal de hidrógeno, o de referencia, se deberá conectar al terminal negativo.
Siguiendo esta manera de cálculo se han conseguido tabular los potenciales normales, siempre a una temperatura de unos 25 ºC, lo que es útil para predecir los funcionamientos de otras células electroquímicas.
En una pila, cuando se produce una reacción espontánea de tipo redox, ésta produce una corriente eléctrica, debiendo tener una energía libre de Gibbs ( ΔGº) negativa, siguiendo la ecuación:
ΔGºcel = -n FEºcel
- De donde, n, hace referencia al número de moles.
- F, es la constante de Faraday
-Si la Eºcel es mayor que cero, el proceso es de carácter espontáneo ( se da en células galvánicas o pilas)
-Si la Eºcel es menor que cero, la reacción no será espontánea ( se da en celdas electrolíticas).
Con la finalidad de obtener una reacción espontánea, la Eºcel, deberá ser positiva:
Eºcel = Eº cátodo – Eº ánodo
De donde, Eºánodo, es el potencial del ánodo ( al cual se le ha invertido el signo) y Eº cátodo, es el potencial del cátido (estándar).
