Una de las aplicaciones más interesantes de la serie de potenciales estándar de reducción es la posibilidad de predecir si una reacción redox puede ocurrir espontáneamente o no. Con ese fin utilizarás la tabla de potenciales de reducción.
Una reacción redox es espontánea si es positivo el valor del potencial estándar de la pila que podrían formar las dos semirreacciones que constituyen la reacción redox tal como aparece en la reacción correspondiente.
Como ya viste en termoquímica, la espontaneidad de una reacción se relaciona con la variación de energía libre de la misma (ΔG). Debe existir, pues, una relación entre la ΔG de la reacción redox y el potencial que produce.
Proceso espontáneo
Proceso no espontáneo
Equilibrio
ΔGº
< 0
> 0
0
Eº
> 0
< 0
0
Actividad
¿Cuándo se produce una reacción redox?
Se puede generalizar que si un semisistema tiene un potencial de
reducción mayor que el de otro semisistema, en el primero se produce la
reducción y en el segundo la oxidación. Por tanto, los semisistemas con
potenciales muy positivos se usan como oxidantes y los que lo tienen
muy negativo, como reductores.
Actividad de Lectura
Reacción del cobre con los iones plata
Fíjate en el vídeo. Puedes ver lo que sucede cuando se introduce un hilo de cobre dentro de una disolución de iones Ag+(aq). Justifica los cambios que se observan.
Se observan dos cambios: aparece un depósito de aspecto metálico sobre
el hilo de cobre, a la vez que la disolución se colorea de azul.
El metal que se deposita debe ser plata, ya que hay iones Ag+ en la disolución. Y el color azul se debe a la presencia de iones Cu2+ en la disolución, que se forman a partir del cobre del hilo.
Por tanto, se ha producido la reacción Ag+(aq) + Cu(s) → Ag(s) + Cu2+(aq).
Se debe a que los potenciales normales de reducción son E0(Ag+/Ag)= 0,80 V y E0(Cu2+/Cu)= 0,34 V. Como los iones Ag+ tienen más tendencia a la reducción que los iones Cu2+, se reducen los iones Ag+ a Ag a la vez que se oxida el Cu a Cu2+.
Ejemplo o ejercicio resuelto
¿Se estropea la moneda de plata?
Una disolución contiene iones plomo (II). ¿Puedes
introducir en esa disolución una moneda de plata sin que se produzca
una reacción química que la estropee (se disuelva, se deposite un metal
sobre ella, etc)?
Los potenciales de reducción son Eº(Pb2+/Pb) = -0,13 V y Eº(Ag+/Ag) = 0,80 V. Por tanto, la tendencia a la reducción es mayor en los iones Ag+ que en los iones Pb2+, por lo que la reacción que se producirá espontáneamente será Ag+(aq) + Pb(s) → Ag(s) + Pb2+(aq).
Como los reactivos que tienes son Pb2+(aq) y Ag(s), la reacción sería justo la contraria de la espontánea, que no se producirá.
Es decir, puedes introducir la moneda con toda tranquilidad, ya que no habrá reacción que pueda estropearla.
AV - Pregunta Verdadero-Falso
Estabilidad de iones en disolución
Indica si las siguientes afirmaciones son ciertas o falsas:
Cuando se introduce una barra de plomo en una disolución de iones magnesio (II), la concentración de estos iones no cambia.
Verdadero
Falso
Correcto!
Incorrecto!
La reacción Pb(s) + Mg2+(aq) → Pb2+(aq) + Mg(s) no es espontánea, ya que es mayor la tendencia a la reducción del Pb2+ que del Mg2+, con lo que se produciría justo la reacción contraria (fíjate en los potenciales de reducción respectivos).
Si en una disolución hay iones Ag+,es necesario investigar la presencia de iones Sn2+.
Verdadero
Falso
Incorrecto!
Correcto!
Habrá que hacerlo si no reaccionan entre ellos, ya que si lo hacen no pueden estar juntos, y si hay Ag+ no podrá haber Sn2+, por lo que no sería necesario hacer la investigación.
Fíjate en que si la plata se reduce, el Sn2+ debe oxidarse, transformándose en Sn4+. Como el potencial de reducción de Ag+/Ag es 0,80 v, y el de Sn4+/Sn2+ es de 0,15 V, se produce la reacción Ag+(aq) + Sn2+(aq) → Ag(s) + Sn2+(aq).
Es decir, ambos iones reaccionan entre ellos, por lo que si hay uno de ellos no puede estar el otro, y no es necesario hacer la investigación.
Ejemplo o ejercicio resuelto
¿Por qué se forman burbujas?
Explica por qué cuando se introduce un clavo de hierro en una disolución de HCl, el clavo se disuelve y se forman burbujas.
El Fe se oxida a Fe2+(aq), por lo que debe producirse una reducción, del H+ o del Cl- que producen el HCl. Como el Cl- ya no puede disminuir su número de oxidación, la única posibilidad es que se reduzca el H+.
El potencial de reducción del Fe2+/Fe es de -0,44 V y el de H+/H2 es 0 V; por tanto, el H+ se reducirá a H2 mientras que el Fe se oxidará a Fe2+.
Es decir, el hierro se disuelve y se forman burbujas de gas hidrógeno, de acuerdo con la reacción:
Fe(s) + 2H+(aq) → Fe2+(aq) + H2(g)
Pre-conocimiento
¿Qué hace aquí el monstruo de las galletas?
Si en una habitación está Triqui, seguro que no hay galletas, porque se las habría comido. Es decir, el sistema Triqui - galletas es inestable, y se produce "reacción": se come las galletas.
En consecuencia, si en la habitación vemos una galleta, nos podemos evitar la molestia de buscar a Triqui, porque si él estuviera no habría galletas.
¿Sencillo, no? Pues en los sistemas electroquímicos sucede exactamente los mismo: si dos especies reaccionan entre ellas, si hay una de ellas en un recipiente, seguro que no hay de la otra.
Actividad
Actividad de Lectura
Ejemplo o ejercicio resuelto
AV - Pregunta Verdadero-Falso
Pre-conocimiento
