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Contenido principal
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Transcripción del video

nosotros ya sabemos que para esta celda galvánica el zinc sólido se oxida hacia el 52 positivo verdad son millones de signos positivos y la oxidación ocurre en los ánodos verdad entonces éste electrodo que tenemos del lado izquierdo es en realidad un ánodo éste sería un ánodo y por otro lado el cobre dos positivos los guiones de cobre dos positivo son reducidos hacia el cobre sólido verdad y la reducción ocurre en el cátodo así que el electrodo que tenemos del lado derecho es el cátodo si empezamos con una concentración 1 molar de sulfato de zinc verdad eso significa que en solución nuestra concentración inicial de iones 52 positivo sería uno molar verdad y si también tenemos una concentración 1 molar de sulfato de cobre lo cual significa que empezamos con una concentración de cobre dos positivo 1 molar verdad entonces sí estamos bajo condiciones digamos estándar nos encontramos a concentraciones 1 molar verdad y también estamos a 25 grados celsius y si con todo esto además tenemos electrodos sólidos puros verdad sabemos que los potenciales de es el estándar para éste o el potencial de celda bajo condiciones estándar para esta para este caso es justamente 1.10 bolsas y que dejen de escribir lo tenemos que el potencial de ser el estándar es 1.10 bolt positivos cierto así que tenemos una reacción redox espontánea que produce una corriente los electrones fluyen a través de este cable verdad y obtenemos un voltaje tenemos un potencial de celda estándar y en uno de los vídeos en electroquímica verdad tomamos digamos el potencial de shell de standard idea y calculamos delta g0 verdad y utilizamos esta ecuación verdad utilizamos que delta g0 se puede calcular cómo - ene efe 0 verdad donde en es el número de moles efe es la constante de faraday y es cero es justamente lo que teníamos aquí abajo verdad que era 1.10 volts y en dicho video nosotros encontramos que este delta g0 era menos 212 kilos jules así que fijémonos en la ecuación para el cambio en la energía libre de la termodinámica verdad y vamos a analizar nuestra celda galvánica así que el cambio en la energía libre es igual el cambio en la energía libre es igual al cambio en la energía libre bajo condiciones estándar más ere que es la constante de los gases porte que es la temperatura por el logaritmo natural de cv donde q es el cociente de reacción recordemos brevemente esta es la diferencia instantánea en la energía libre entre los reactivos y los productos del traje 0 es el cambio la energía libre bajo condiciones estándar r es la constante de los gases de es la temperatura por supuesto esto debe ser en que elvin iq es el el cociente de reacción así que pensemos primero que pasa con el cociente de reacción verdad para esta reacción nuestra reacción redux espontánea en este caso q tienen la forma de la constante de equilibrio cierto entonces aquí culo podemos simplemente expresar como la concentración de productos entre la concentración de los reactivos verdad y y nosotros dejamos fuera digamos no consideramos los sólidos puros así que esto sería la concentración del zinc a 2 positivo verdad estamos pensando en este de aquí los bienes de 52 positivo dividido entre los guiones de cobre dos positivo es decir estamos considerando la concentración de los productos y dejamos los sólidos fuera y dividimos entre la concentración de los reactivos dejando los sólidos fuera muy bien si nosotros introducimos las concentraciones que tenemos nosotros tenemos una concentración molar de 52 positivo y uno molar de cobre dos positivas y que tenemos con 1.0 dividido entre 1.0 y eso nos da uno así que esto lo podemos digamos colocar en esta expresión que tenemos arriba y vamos a obtener un resultado verdad de hecho podemos ver que si q es igual a 1 el logaritmo natural de uno es cero y si zerolo multiplicamos por estos dos números en realidad nos sigue dando 0 y podemos concluir entonces que en la el cambio en la energía libre verdad será igual al cambio en la energía libre bajo condiciones estándar lo cual es bastante intuitivo y que de hecho ya sabíamos cuánto era verdadera menos 212 kilos jules así que voy a escribir esto el cambio en la energía libre es igual al cambio en la energía libre bajo condiciones estándar y esto es menos 212 kilo jules y por supuesto podremos pensar que estos son kilo jules por moll de la reacción muy bien entonces vamos a dejarlo simplemente así verdad podemos notar que la delta ge tiene un valor negativo así que podemos concluir que esta reacción es espontánea verdad sabemos que si el cambio la energía libre es negativo entonces la reacciones espontáneas y que la corriente fluye a través del cable y obtenemos un voltaje ahora vamos a regresar un poquito arriba verdad nosotros obtenemos un voltaje así que de hecho nuestra reacción va hacia la dirección de la derecha verdad para crear más productos de hecho vamos a hacer más productos de este lado verdad vamos a hacer muchos más productos y si nos preguntamos qué ocurre con cuba a medida que la reacción procede hacia la derecha bueno pues podemos ver que estamos incrementando la concentración de nuestros productos verdad en particular estamos aumentando la concentración del zinc dos positivos verdad estamos aumentando la concentración de los guiones de zinc 2 positivo por otro lado estaremos disminuyendo la concentración de los reactivos en este caso por ejemplo pensemos en la concentración de los leones de cobre dos positivo estamos disminuyendo la concentración de los leones de cobre dos positivo si nos fijamos que estamos aumentando los productos y disminuyendo los reactivos entonces podemos concluir que wu está aumentando verdad q está aumentando pero también podríamos preguntarnos si q aumenta como cambiar la del tajo de gravedad así que qué es lo que ocurre con la diferencia instantánea en la energía libre entre los reactivos y los productos vamos a ver vamos a embonar todo está en nuestras ecuación es verdad digamos que nuestro cambio en cuba ahora sube a un valor de puede ser digamos de 10.000 vamos a tomar un valor de 10 mil para el aumento de cv y no tenemos que originalmente teníamos un valor de 1 muy bien así que vamos a ir sustituyendo todo esto verdad vamos a tener que el cambio o la diferencia instantánea en la energía libre será delta g0 que ya sabíamos que era menos 212 voy a poner lo menos 212 mil jules jules por supuesto y esto podríamos pensar nuevamente como jules por molde reacción verdad más más vamos ahora a tomar la constante ere que nosotros sabemos que es 8.3 14 jules por moll de la reacción porque elvin muy bien y luego multiplicamos por la temperatura la temperatura en este caso son 25 grados celsius que eso corresponde a 298 que el bien entonces tendremos 298 que él vino aquí podemos ver que estos estas digamos estas unidades se cancelan y luego hay que multiplicar por el logaritmo natural de cv que en este caso estamos considerando que 10.000 así que si queremos calcular delta g digamos para este momento entonces tenemos que calcular el logaritmo natural de 10.000 que y logaritmo natural de 10.000 y eso hay que multiplicarlo por 298 y multiplicarlo por 8.3 14 en 8.3 14 eso nos da este resultado y luego hay que sumarle menos 212 mil 212 mil muy bien y obtenemos como resultado menos 189 mil 180 que lo podemos dejar simplemente como - 189.2 kilo jules por molde reacción verdad entonces obtenemos menos de rebajar un poco que el cambio en la energía libre será menos 189.2 kilo jules por moll muy bien así que en realidad no estoy muy concentrado en digamos cuál es el número exacto simplemente quiero hacer notar que es lo que ocurre a medida que cambia mosco verdad a medida que hemos incrementado q fuimos desde q igual a uno hasta 10.000 y podemos ver que fuimos de menos 212 kilos jules para el cambio la energía libre al valor de menos 189.2 kilo jules así que estamos acercándonos un poco más a cero verdad estamos acercándonos al equilibrio pero en este instante verdad justo cuando q es igual a 10 mil aún tenemos un valor negativo así que como tenemos un valor negativo para del taj el la reacción sigue siendo espontánea la reacción la reacción aún es espontánea bien todavía es espontánea ok así que aún vamos a generar una corrida y corriente y vamos a generar todavía más productos y vamos a tener un voltaje en este momento del tiempo verdad cuál sería el voltaje en este momento bueno tendríamos que calcular el potencial de celda instantáneo verdad y el potencial de celda instantáneo sería lo que tenemos que calcular y eso lo podemos calcular a partir de la fórmula que tenemos para delta g verdad del traje es igual a menos ene efe eeuu donde en es el número de moles efe es igual a la constante de faraday y es justamente el potencial de celda instantáneo y simplemente para ahorrarnos tiempo voy a darte de una vez la respuesta puedes hacerlo en la calculadora pero el potencial de celda en este momento sería 0.98 volts muy bien así que la reacción espontánea aún producimos un voltaje verdad pero no tenemos que nuestro voltaje ha disminuido muy poco verdad en el ejemplo anterior bajo condiciones estándar en este momento el voltaje sería de 1.10 volts lo teníamos por aquí verdad era de 1.10 golf y ahora tenemos simplemente 0.98 que es bastante parecido verdad ahora vamos a preguntar preguntarnos qué ocurre en el equilibrio así que sabemos que en el equilibrio verdad el valor de cv es igual a calp cierto en este caso q es igual a la constante de equilibrio verdad ya 25 grados celsius acá es igual a 1.58 por 10 a la 37 muy bien eso es para esta reacción a 25 grados celsius muy bien y este es el valor de la constante de equilibrio vamos a tomar este valor y vamos a colocarlo en la ecuación para delta g y veamos qué es lo que obtenemos muy bien recordemos que delta g sería menos 212 kilos jules formol muy bien más y más vamos a ver lo de acá arriba aquí está la verdad r porte por el logaritmo natural de cuba en este caso recordemos que erre era 8.3 14 verdad luego multiplicamos por la temperatura que eran 298 kelvin y luego multiplicamos por el logaritmo natural de 1.58 por 10 a la 37 muy bien vamos a hacer esto en la calculadora nuevamente vamos a calcular el logaritmo natural de 1.58 por 10 a la 37 bien y luego eso lo multiplicamos por 298 y multiplicamos por 8.3 cientos de amigos esto nos da 212 verdad eso nos dará 212 212 por supuesto estos son kilo jules por moll de reacción y aquí tendremos menos 212 kilo y un recordemos en realidad no nos estamos fijando en los valores exactos de todos modos este número que teníamos aquí ya lo habíamos este redondeado el punto es que cuando estamos en condiciones de equilibrio verdad estos dos números se cancelan y lo que obtenemos para cuando estamos en equilibrio es que el cambio en la energía libre es decir delta g vale cero verdad ahora si nos fijamos en esto veamos cuánto vale el potencial de celda nosotros sabemos que el potencial de celda de hecho podemos calcular de aquí se relaciona con la energía libre con esta ecuación si este valor es cero entonces este número que es el potencial de celda también tiene que ser cero verdad e tiene que ser cero y por supuesto el voltaje 0 cuando nuestra reacción redox llega al equilibrio así que la digamos la celda mueren la batería ya no funciona verdad entonces espero que esto te haya ayudado a entender un poco más las celdas galvánicas en términos de los cambios de la energía libre