Fundamentos electroquimica
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1
Fundamentos de Electroquímica
Dr. Marcelo Videa VargasDepartamento de Química
ITESM Campus Monterrey, Enero 2012
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Reactividad químicaSerie galvánica en agua de mar
2
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Reacciones de óxido reducción
oxidante = agente oxidanteespecie reaccionante que se reduce, ganando
electrones a costa de una especie que se oxida.
incremento en el número de hidrógenos en su fórmula
reductor = agente reductor especie reaccionante se oxida, perdiendo electrones
que dona a la especie que se reduce.
incremento en el número de oxígenos en su fórmula
3
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Reacciones de óxido reducciónMedias reacciones
4
Reducción:
Oxidación:
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Reacciones de óxido reducciónMedias reacciones
5
Reducción:
Oxidación:
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Construcción de una celda electroquímicaSeparación de los procesos redox
6
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Separación de los procesos redox
7Construcción de una celda electroquímica
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Zn2+
Cu2+
– +
El potencial de circuito abierto (i=0) es equivalente a la fuerza electromotriz (f.e.m.)
8Construcción de una celda electroquímica
![Page 9: Fundamentos electroquimica](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022012304/558e64f01a28abf7048b462b/html5/thumbnails/9.jpg)
Zn2+ Cu2+
– +
SO4=
El potencial de circuito cerrado (i 0) es menor que el valor de fuerza electromotriz (f.e.m.) medido.Esta celda se denomina galvanostática.
9Construcción de una celda electroquímica
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Ánodo
Cátodo
Representación convencional de una celda
Celda GalvanostáticaCelda de Daniels
10
− +
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Electrodos de referenciaElectrodo estándar de hidrógeno (SHE) o normal de hidrógeno (NHE)
11
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Potenciales de reducción estándar12
Medición de un potencial de reducción estándar
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Escala de potenciales estándar de reducción13
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Derivación de la ecuación de Nernst14
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Uso de la ecuación de Nernst15
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Otros electrodos de referenciaElectrodo de AgCl|Ag (home made)
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Otros electrodos de referenciaElectrodos de calomel (Hg2Cl2|Hg)
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Electrodos de referenciaConversión de valores de E con respecto a diferentes Eref
18
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Electrodos de referenciaTabla de conversión de los potenciales de reducción
estándar de electrodos de referencia
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Electrodo de vidrioDeterminación potenciométrica del pH
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Potencial químico
Transporte difusional a través de una membrana
el proceso ocurre de manera espontánea, y la fuerza motora es el gradiente de potencial químico. El transporte es difusional y depende de la permeabilidad de la especie neutra i en la membrana.
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el proceso no puede ocurrir de manera espontánea, y requiere de energía externa. Este transporte es se denomina transporte activo
Potencial químico
Transporte activo a través de una membrana
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la distribución de especies cargadas en cada lado de la membrana genera un potencial eléctrico. El potencial de membrana es =Df Em.
Potencial electroquímico
Potencial de membrana, Em
En el equilibrio,
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Sensores potenciométricos de ionesISE (Ion-selective electrodes)
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Sensores potenciométricos de ionesCalibración y determinación del límite de detección
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Electrodos selectivos de iónInterferencias
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27Cinética electroquímicavelocidad de reacción
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Relación entre la corriente y sobrevoltaje (´)Relación de Tafel
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29Característica corriente-potenciali total vs ´
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30Condiciones de equilibrioCorriente de intercambio
![Page 31: Fundamentos electroquimica](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022012304/558e64f01a28abf7048b462b/html5/thumbnails/31.jpg)
Ecuación de Butler-VolmerEfecto de la corriente de intercambio
![Page 32: Fundamentos electroquimica](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022012304/558e64f01a28abf7048b462b/html5/thumbnails/32.jpg)
Proceso amperométricoControl difusional
Primera Ley de Fick
Segunda Ley de Fick
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Proceso amperométricoEcuación de Cotrell
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34Configuración de una celda electroquímicaCelda de tres electrodos
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35Diagrama esquemático de un potenciostato de tres electrodos
![Page 36: Fundamentos electroquimica](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022012304/558e64f01a28abf7048b462b/html5/thumbnails/36.jpg)
Born, M.; Carrupt, P.A.; Zini, R.; Brée, F.; Tillement, J.P.; Hostettmann, K.; Testa, B.; Helv. Chim. Acta, 1996, 79, 1147.
-400 -200 0 200 400 600 800
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
-0.005
-0.010
-0.015
Den
sida
d de
Cor
rien
te
(µA
/cm
2 )
Oxidación (Ia)
Reducción (Ic)
Ea
Ec
E°´
Potencial (mV)
Voltamperometría cíclica
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Flavonoides grado de pureza HPLC
Estudios voltamperométricos
Voltamperometría cíclicade flavonoides
Netzahualcóyotl Arroyo Currás, Tesis de Licenciatura en Química, ITESM, 2009
O
OH
OH
OH
OOH
HO
O
OH
O
OH
HO
OH
O
OH
O
OH
HOOH
OH
OH
O+
OH
OH
OH
OH
HO
Cl-
O+
OH
OH
OH
OH
HO
OH
Cl-
O+
OH
OH
OH
HO
Cl-
O+
OH
O
OH
HO
O
Cl-O+
OH
O
OH
HO
OH
Cl-
O+
OH
OH
OH
HO
OH
Cl-
O
HO
OH
OH
OOH
O
HO
OH
OH
OOH
O
HO
OH
OH
OOH
O
O O
OH
OH
OH
OH
HO
Quercetina Kaempferol Miricetina
Cloruro de Pelargonidina
Malvidina-3-glucósido
Cloruro de Cianidina
Petunidina-3-glucósido
Cloruro de Delfinidina
Delfinidina-3-glucósido
Flavona Catequina
![Page 38: Fundamentos electroquimica](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022012304/558e64f01a28abf7048b462b/html5/thumbnails/38.jpg)
Voltamperogramas de miricetina, quercetina y kaempferol 0.5mM con Fc 0.1mM en disolución matriz (0.1M TFBTEA/ Acetonitrilo).
Velocidad de barrido , υ = 20mV/s.
Voltamperometría cíclicade flavonoides
Netzahualcóyotl Arroyo Currás, Tesis de Licenciatura en Química, ITESM, 2009
![Page 39: Fundamentos electroquimica](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022012304/558e64f01a28abf7048b462b/html5/thumbnails/39.jpg)
Voltamperometría cíclica de flavonoides
Netzahualcóyotl Arroyo Currás, Tesis de Licenciatura en Química, ITESM, 2009
Resultados
O
OH
OH
OH
OOH
HO
O
OH
O
OH
HO
OH
O
OH
O
OH
HOOH
OH
OH
O+
OH
OH
OH
OH
HO
Cl-
O+
OH
OH
OH
OH
HO
OH
Cl-
O+
OH
OH
OH
HO
Cl-
O+
OH
O
OH
HO
O
Cl-O+
OH
O
OH
HO
OH
Cl-
O+
OH
OH
OH
HO
OH
Cl-
O
HO
OH
OH
OOH
O
HO
OH
OH
OOH
O
HO
OH
OH
OOH
O
O O
OH
OH
OH
OH
HO
Quercetina Kaempferol Miricetina
Cloruro de Pelargonidina
Malvidina-3-glucósido
Cloruro de Cianidina
Petunidina-3-glucósido
Cloruro de Delfinidina
Delfinidina-3-glucósido
Flavona Catequina
![Page 40: Fundamentos electroquimica](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022012304/558e64f01a28abf7048b462b/html5/thumbnails/40.jpg)
Glosario
![Page 41: Fundamentos electroquimica](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022012304/558e64f01a28abf7048b462b/html5/thumbnails/41.jpg)
41
![Page 42: Fundamentos electroquimica](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022012304/558e64f01a28abf7048b462b/html5/thumbnails/42.jpg)
42
![Page 43: Fundamentos electroquimica](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022012304/558e64f01a28abf7048b462b/html5/thumbnails/43.jpg)
Potencial estándar de reducción (E0)43
![Page 44: Fundamentos electroquimica](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022012304/558e64f01a28abf7048b462b/html5/thumbnails/44.jpg)
Potencial estándar de reducción (E0) cont.44