Celda de concentración

una celda de concentración es una celda que tienen los mismos electrodos de ambos lados así que del lado izquierdo nosotros tenemos un electrodo de zinc mientras que del lado derecho tenemos también un electrodo de zinc la única diferencia es la concentración del lado izquierdo tenemos una solución con una concentración de 0.10 molar y esto es una solución de sulfato de zinc mientras que del lado derecho tenemos la misma solución pero a una concentración de 1.0 molar muy bien así que el lado izquierdo tiene una menor concentración vamos a escribir eso tiene una menor concentración mientras que el lado derecho tiene una mayor concentración muy bien y hay cierta tendencia de las concentraciones a digamos ser igualadas muy bien y eso es eso será suficiente para crear un pequeño voltaje así que como podríamos hacer que estas concentraciones digamos queden un poco más parejas así que vamos a enfocarnos primero en el lado izquierdo que es en donde tenemos una menor concentración y donde tenemos una menor concentración pues en realidad necesita más concentrada así que puede hacer esto al aumentar la concentración de iones de 5-2 positivo en la solución muy bien y como podríamos incrementar esta esta concentración de 52 positivo bueno eso ocurre si el zinc sólido se convierte en millones de 5-2 positivos verdad eso incrementa la concentración de zinc dos positivos entonces este esté zinc sólido se convierte en iones de 5 2 positivo y eso sabemos que es una digamos un fenómeno de oxidación verdad así que del lado izquierdo tenemos oxidación lo que ocurre es una oxidación vamos a escribir eso aquí tenemos que del lado izquierdo hay un hay una oxidación y es del zinc sólido que se convierte en 2 positivos iones de 5 2 positivo verdad y voy a voy a poner explícitamente que nos estamos refiriendo a él digamos a la concentración 0.1 molar verdad para que será para que sea un poco más claro y por supuesto para que esto ocurra en realidad lo que está pasando es que está perdiendo dos electrones muy bien lo que ocurre con esos dos electrones es que se mueven digamos hacia este cable que tenemos por acá arriba ok y entonces esto empieza a generar una corriente ahora pensemos en el lado que tiene una mayor concentración muy bien vámonos del lado derecho y pensemos qué es lo que va a ocurrir bueno necesitamos ahora que este lado más concentrado disminuya su concentración verdad y eso necesita digamos que por ejemplo disminuya la concentración de 52 positivo en esta solución así que como lograríamos que el 52 positivo disminuya su concentración bueno eso ocurre si por ejemplo gana electrones para formar zinc sólido y nosotros ya sabemos que eso es una reducción verdad así que del lado derecho ocurre un fenómeno digamos de reducción vamos a poner así el red aunque red de reducción voy a escribir lo mejor reducción muy bien vamos a escribirlo aquí abajo la reducción en que consistiría bueno tendríamos zinc digamos está se encuentra la concentración 1.0 molar verdad para que haya una reducción tendrá que ganar dos electrones y por supuesto este eran éstos eran iones de 52 positivo que al ganar dos electrones se convierten en zinc sólido ahora bien pensemos en la reacción total qué ocurre la reacción total será digamos sumar estas dos reacciones aunque pensemos en la reacción total y podemos observar lo siguiente estos 2 electrones se cancelan con los dos electrones que tenemos del lado derecho y también podemos ver que el zinc sólido aparece tanto del lado izquierdo como del lado derecho entonces también podemos cancelarlo reacción total que obtenemos es la siguiente tendremos zinc 2 positivo como reactivo verdad a una concentración de 1.0 molar verdad y eso nos produce como digamos como producto un 5-2 positivo a concentración 0.10 molar muy bien la pregunta ahora es cómo encontramos el voltaje de nuestra celda de concentración y recordemos de los últimos vídeos que la ecuación del ernst nos permite calcular el potencial de la celda muy bien así que vamos a hacer un poco de espacio para poder escribir la ecuación tener en verdad y recordemos rápidamente que la ecuación del mnr nos dice que el potencial de la celda es igual al potencial de la celda estándar menos 0.05 92 dividido entre n donde n es el número de moles de electrones que son transferidos en la reacción cierto y eso hay que multiplicarlo por el logaritmo y esta es una de las formas que tiene la ecuación del mes que vimos en los vídeos anteriores verdad así que primero pensemos en qué ocurre con la ley con la variable q y en este caso nos preguntamos bueno cuál será el valor de la variable q y recordemos que esto sería digamos la concentración de 52 positivos pero en este caso corresponde al 5 con menor concentración es decir lo que se encuentra del lado izquierdo de la celda dividido entre 5 2 positivo pero del lado donde se encuentra con mayor concentración verdad entonces recordemos que esto sería igual a bueno si la concentración de 52 positivo cuando había una menor concentración sería 0.10 molar verdad esto sería punto 10 molar dividido entre 1.0 verdad esto sería el valor de q para este para esta reacción digamos que tenemos aquí con esto ahora pensemos en el potencial de celda verdad bueno pensemos primero en el potencial de celda estándar que sería es 0 muy bien pensemos ahora en es 0 cuál sería el potencial de celda estándar en este caso bueno recordemos que el potencial de celda estándar es el potencial bajo condiciones estándar cierto así que vamos a escribir las semi reacciones de reducción y de oxidación en este caso y nosotros tenemos que el área la semi reacción de reducción sería ésta que tenemos aquí sería 2 positivo verdad 1.0 molar verdad + 2 electrones eso nos produce zinc sólido muy bien y si nos fijáramos digamos en alguna tabla de valores de potencial de reducción estándar nos daríamos cuenta que el valor del potencial de reducción estándar para esta semi reacción equivale a menos 0.76 volts muy bien ahora si pensamos en la reacción en la semi reacción de oxidación tendremos zinc sólido verdad que nos produce zinc 2 positivo racing 2 positivo +2 electrones 2 electrones nuevamente recordemos cómo obtener el potencial de oxidación estándar para este caso simplemente tendremos que fijarnos en el valor de la semi reacción contraria verdad que sería justamente la que tenemos arriba entonces el potencial de oxidación estándar será exactamente el mismo que teníamos en el caso anterior pero con el signo contrario entonces aquí tendríamos más 0.76 volts y esto ya lo hemos hecho varias veces en vídeos anteriores para calcular el potencial de la celda el potencial estándar tendremos simplemente que sumar ambos potenciales el de reducción y el de oxidación y entonces si nos damos cuenta en realidad son los mismos números pero con signo contrario lo cual nos dice que el potencial de es el de estándar vale cero muy bien el potencial de celda estándar vale cero y es este valor el que vamos digamos a sustituir en la ecuación detenernos muy bien así que vamos a sustituir todo lo que ya tenemos en la ecuación del mnr para calcular el potencial de celda muy bien entonces qué es lo que tendremos que el potencial de celda será igual al potencial de celda estándar que en este caso es 0 menos 0.05 92 dividido entre n pero recordemos quienes n n es el número de moles de electrones que son transferidos en la reacción y podemos observar que son dos moles muy bien entonces esto lo dividimos entre dos y multiplicamos por el logaritmo de q que en este caso hemos observado que es 0.10 0.10 dividido entre 1.0 y ahora lo que nos queda es calcular todas estas operaciones esto simplemente será 0 menos 0.5 92 podríamos calcular primero calculemos el logaritmo tendremos el logaritmo de 0.10 dividido dividido entre 1.0 verdad y eso nos da esta respuesta que es menos 1 y menos 1 tendrá que multiplicar menos 0.05 92 verdad dividido entre 2 entonces esto multiplica a menos 0.05 92 verdad y eso lo dividimos entre 2 y nos da una respuesta de 0.02 96 muy bien tendremos entonces que el potencial de celda es 0.02 96 volts este es el valor de potencial de celda y algo que podemos observar es que este valor es positivo verdad lo cual nos dice que esto ocurre de forma espontánea y este podría ser digamos el voltaje de la celda instantáneo verdad el voltaje instantáneo así que cuando estamos hablando de estas concentraciones en realidad estamos hablando de las concentraciones que tenemos en este preciso momento que es verdad que sería 0.1 1.0 y justo cuando tenemos esas concentraciones tenemos un pequeño voltaje verdad es positivo y es muy pequeño pero esto simplemente se debe a la diferencia de las concentraciones verdad así que qué ocurre digamos cuando las concentraciones se van aproximando verdad cuando estas concentraciones que tenemos aquí estas concentraciones que tenemos aquí se van aproximando bueno ya hemos visto que q debería aumentar verdad lo cual significa que el potencial de celda va a tener que disminuir cierto por otro lado si pensamos que es lo que ocurre cuando las concentraciones son iguales entonces digamos vamos a regresar a esta parte en donde hemos definido el quien era q verdad y entonces si las concentraciones son iguales estamos pensando que esta concentración y esta de abajo son iguales concluimos que el valor de q es exactamente 1 así que vamos vamos a escribir eso verdad vamos a escribir eso cuando cuando las concentraciones las concentraciones centra ciones son iguales cuando las concentraciones son iguales es decir estamos pensando que el valor de q es igual a 1 entonces lo que vamos a tener que hacer es calcular el logaritmo de 1 verdad es decir el potencial de celdas será 0 menos 0.05 92 dividido entre 2 por el logaritmo de 1 pero nosotros sabemos que el logaritmo de 1 vale 0 verdad y 0 por este número valdrá 0 y concluimos que el potencial de celda es igual a 0 y esto tiene mucho sentido verdad porque si las concentraciones son iguales entonces no hay ninguna tendencia de las concentraciones digamos a igualarse así que no vamos a tener como consecuencia un voltaje producido