Energía libre y potencial de celda

cuando estamos trabajando con una celda voltaica es importante relacionar el potencial de la celda con la energía libre de esta reacción redox cierto y aquí tenemos la ecuación que relaciona la energía libre verdad con el potencial de la celda así que delta g delta que sería el cambio en la energía libre y sabemos que para una reacción espontánea delta g tiene que ser negativa así que déjenme escribir esto acá delta g delta g tiene que ser negativa y tiene que ser negativa para las reacciones espontáneas de tipo redox verdad que tenemos por ejemplo en nuestra celda voltaica y ahora vamos a calcular el valor del delta g verdad para el final de este vídeo pero vamos a utilizar esta fórmula que tenemos aquí ahora bien es la letra digamos que en este caso representa el potencial de la celda o el voltaje de la celda verdad y es bastante fácil de medir simplemente nos fijamos en un simplemente nos fijamos en multímetro y podríamos ver que por ejemplo para esta celda el potencial de celda es de más 1 punto 10 volts muy bien 1.10 volts así que es realmente fácil medir el voltaje asociado a una celda voltaica ahora bien la letra n la letra n representa los moles de electrones que son transferidos en esta reacción red 2 y en este en este ejemplo estamos hablando de dos moles de electrones y finalmente la letra f representa la constante de faraday y la constante de faraday es la cantidad de carga llevada por un molde electrones así que de hecho podríamos calcular la constante de parada y así que vamos a hacerlo digamos a hacerlo por acá arriba ok calculemos la constante de faraday y ahora bien nosotros sabemos que un electrón tiene una carga de 1.6 por 10 a la menos 19 colom es verdad porque cool oms es la unidad para las cargas para la carga así que vamos a escribir eso de hecho podríamos ser un poco más preciso en realidad es 1.6 0 2 0 2 por 10 a la menos 19 cool oms por electrón verdad es la carga de cada uno de los electrones ahora bien si queremos encontrar la magnitud de la carga que es llevada por un molde electrones entonces tenemos que multiplicar por el número de avogadro y si multiplicamos por el número de avogadro que sabemos que es 6 puntos 0 22 por 10 a las 23 estos serían el número de electrones que hay digamos en un mol mol de electrones un molde electrones si multiplicamos estas dos cantidades por un lado se cancelan los electrones y nos quedan cool oms por mol verdad por mol de electrones y podríamos sacar la calculadora para hacer estas operaciones muy bien vamos a ponerlo aquí entonces tendremos 1.602 por 10 a la menos 19 ok ahí lo tenemos eso sería este primer factor y luego eso hay que multiplicarlo por 6.0 22 por 10 a la 23 y eso nos da el siguiente resultado 96 mil 472 96 mil 472 punto 44 pero vamos a vamos a redondear lo y dejarlo simplemente como 96 mil 472 por mol por mol de electrones por supuesto y si hacemos un cálculo un poquito más cuidadoso veremos que el resultado en realidad sería 96 mil 485 kilos por mol muy bien pero bueno en algunas en algunas ocasiones es lo que verás en ciertos libros de texto tan también a veces se encuentra el siguiente número que es digamos un redondeo que serían 96 mil 500 cool oms fórmulas y que depende del libro de texto que estés utilizando podrás ver quizás algunas de estas cantidades simplemente nosotros vamos a manejar 96.500 cullum por mol así que esto es bastante bueno para los cálculos que vamos a hacer y bueno aquí ya tenemos explicado cada uno de los términos de esta ecuación que teníamos desde el inicio así que el potencial de las celdas de la que ya hemos hablado es 1.10 ahí está y de hecho este es el potencial de celda estándar que es el voltaje medido cuando la celda opera bajo condiciones estándar verdad y esto está definido para cuando nuestros sólidos están en forma pura y este es el caso verdad porque estamos trabajando con un metal de zinc así que es está en su forma sólida pura y cuando y aquí tenemos también el metal de cobre verdad que está en su forma sólida y pura así que también está en las condiciones estándar están definidas tomando las soluciones a concentración 1 molar así que aquí deberíamos tener una concentración 1 molar de sulfato de zinc que eso eso sería una concentración de 1 molar y eso nos brinda también una solución 1 molar verdad de de jong de zinc 2 positivo ahora también tendremos una concentración 1 molar de sulfato de cobre que nos dará en solución un unión de cobre 2 positivo de lo anterior para garantizar las condiciones estándar necesitamos que todo esto se lleve a una temperatura de 25 grados celsius muy bien así que todo esto estará a 25 grados celsius así que si tenemos estas condiciones si nos fijamos en el voltímetro entonces este es el voltaje que vamos a obtener verdad y de hecho podemos modificar un poquito la ecuación de la que hemos estado hablando simplemente agregando un super índice de este lado así que vamos a escribir es cero es cero en lugar de porque el cero sería nuestro potencial de es el de estándar eso significa que todo está bajo condiciones estándar muy bien y por lo tanto esto sería delta g cero muy bien sería delta g cero que es el cambio estándar en la energía libre así que vamos a resolver cuál es el valor para delta g cero y nosotros ya sabemos que tiene que ser negativo porque es una reacción espontánea así que vamos a invocar todos todos los números que tenemos aquí solo que vamos a hacernos más despacio aquí tenemos más espacio así que nuestro cambio en la energía libre bajo condiciones estándar sería negativo por un lado porque bueno vamos a detallar un poquito más en ello después pero bueno tendremos después n donde n era el número de moles verdad y nosotros sabemos que el número de moles eran dos eran dos moles de electrones así que tendremos dos moles muy bien estos son dos moles de electrones y ahora ponemos la constante de parada y verdad vamos déjenme retomarlo aquí la constante de faraday que nosotros dijimos que eran 96 mil 596 mil 500 colones por mol así que ponemos 96 mil 500 colones mol de electrones y finalmente ponemos el valor del potencial de shell de estándar verdad que era cero y que nosotros dijimos que era 1.10 volts y entonces tú te estarás preguntando bueno aquí estamos poniendo volts pero cuáles serán agua que equivalen los volts recordemos que un volts sería jules sobre colom verdad entonces aquí lo que tenemos es mas 1.10 yus sobre colom así que si nosotros hacemos las operaciones primero veamos cuáles son las unidades que nos restan primero los colomos se cancelan y también se cancelan los moles así que el resultado esencialmente nos dará en jules así que hagamos estas cuentas vamos a hacerlo en la calculadora tenemos 2 que multiplica a 96.500 que multiplica a 1.10 y eso nos da como resultado 212 1300 jules verdad si lo redondeamos eso serían sólo 200 12.000 jules y en términos de kilo jules simplemente serían 212 kilos jules muy bien así que digamos hagámonos un poquito más despacio el cambio en la energía libre en bajo condiciones estándar sería menos menos 212 kilo jules quizás debería hacerlo hacer más bonitas estas letras serían kilo jules y lo que hemos estado mencionando es que cuando el delta g es negativo entonces tenemos una reacción espontánea verdad es una reacción espontánea de tipo redox la que tenemos aquí y no tenemos que delta g cero es cero tienen signos opuestos verdad teníamos un signo positivo cuando hablábamos del voltaje del potencial estándar para la celda y nosotros concluimos con un signo negativo para la del traje de verdad aquí tenemos nuestro signo negativo que son menos 212 kilos jules y esa es la razón por la cual tenemos ese signo negativo en nuestra ecuación verdad para que cuando tengamos un potencial de celda positivo entonces obtengamos una reacción espontánea en la celda voltaica cierto así que un valor positivo para el voltaje tendremos nos dará como consecuencia un valor negativo en el cambio de la energía libre y eso nos indica una reacción espontánea