Ejercicio resuelto de Pilas galvánicas · Química · 2024

Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando su respuesta:

a) Cuanto mayor sea el $E^o$ de una sustancia, mayor será su carácter oxidante. [0,5 puntos]

b) La reacción de una pila en condiciones estándar transcurre sin necesidad de una fuente de energía externa (proceso espontáneo), generando corriente eléctrica, si $\mathrm{\Delta }{G}^o$ es mayor que cero. [0,5 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Cuanto}}\mathbf{\text{mayor}}\mathbf{\text{sea}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{E°}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{sustancia,}}\mathbf{\text{mayor}}\mathbf{\text{ser}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{car}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cter}}\mathbf{\text{oxidante.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

$\mathbf{\text{Verdadera.}}$

El potencial estándar que aparece en las tablas es un potencial de $\mathbf{\text{reducci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}$: mide la tendencia de la especie a captar electrones, medida frente al electrodo de hidrógeno.

$\mathrm{O}\mathrm{x}+n{e}^{-}\to \mathrm{R}\mathrm{e}\mathrm{d}{E}^0$

Cuanto mayor es $E^0$, más fácilmente ocurre esa reducción, y una especie que se reduce con facilidad es la que oxida a las demás. Por eso el flúor, con $E^0=+\mathrm{2,87}$ V, es el oxidante más potente de la tabla, mientras que el litio, con $E^0=-\mathrm{3,04}$ V, no oxida a nada y es en cambio el mejor reductor.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{La}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{pila}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{condiciones}}\mathbf{\text{est}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ndar}}\mathbf{\text{transcurre}}\mathbf{\text{sin}}\mathbf{\text{necesidad}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{fuente}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{energ}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{externa}}\mathbf{\text{(proceso}}\mathbf{\text{espont}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{neo),}}\mathbf{\text{generando}}\mathbf{\text{corriente}}\mathbf{\text{el}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{ctrica,}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{ΔG°}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{mayor}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{cero.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

$\mathbf{\text{Falsa.}}$ Un proceso es espontáneo cuando su energía libre $\mathbf{\text{disminuye}}$, es decir, cuando $\mathrm{\Delta }{G}^0<0$.

La relación entre las dos magnitudes es:

$\mathrm{\Delta }{G}^0=-nF{E}_{\text{pila}}^0$

Como $n$ y $F$ son positivos, el signo de $\mathrm{\Delta }{G}^0$ es el contrario del de $E_{\text{pila}}^0$. Una pila galvánica funciona sola precisamente porque su fem sale positiva, y entonces $\mathrm{\Delta }{G}^0$ es negativa.

Si $\mathrm{\Delta }{G}^0$ fuese mayor que cero, la fem sería negativa y la reacción no ocurriría por sí sola: habría que forzarla con una fuente exterior, que es justo lo que se hace en una celda electrolítica.