Procesos de Electrodo en la reacción electroquímica
Summary
TLDREn este video se exploran los principios básicos de la cinética electroquímica, comparándola con la cinética química. Se explica cómo interpretar la transferencia de carga, conocida como corriente farádica, en reacciones redox. El enfoque está en los procesos en la interfase electrodo-electrolito, incluyendo la migración, difusión y absorción de iones, así como la transferencia de carga, que se identifica como el paso clave en las reacciones electroquímicas. También se discuten fenómenos competitivos como la reducción de protones y otros procesos en la interfase, como la cristalización y el túnel cuántico, complicando aún más el sistema.
Takeaways
- ⚡ La cinética química estudia la rapidez de reacción en función del tiempo, lo cual es aplicable a las reacciones redox.
- 🔋 La corriente Faraday se refiere a la transferencia de carga y es un paso clave en las reacciones electroquímicas.
- ⚗️ En una reacción redox, el agente oxidante y el agente reductor intercambian electrones, lo que resulta en productos como cobre metálico y sulfato de zinc.
- 🧪 La cinética electroquímica se enfoca en la corriente eléctrica, que es la carga respecto al tiempo, y se analiza en una celda electroquímica con procesos de reducción y oxidación.
- 💡 En cinética electroquímica, la velocidad de reacción se mide en función de la densidad de corriente por superficie de electrodo.
- 🔍 Los pasos de electrodos incluyen migración, difusión, absorción y transferencia de carga, esenciales para entender las reacciones electroquímicas.
- 🧲 La transferencia de carga es un paso determinante en las reacciones electroquímicas, pero no es el único proceso involucrado.
- 🌡️ Los protones pueden competir con otras reacciones como la reducción de plata en sistemas acuosos ácidos, lo que lleva a la formación de gas hidrógeno.
- 🔄 En la interfase electrodo-electrolito ocurren fenómenos complejos, como la electrocristalización de la plata y la formación de gas hidrógeno.
- 🧑🔬 La superficie de los electrodos no es plana y uniforme, lo que genera una variedad de fenómenos como la absorción de moléculas de agua y el túnel cuántico.
Q & A
¿Cuál es la principal diferencia entre cinética química y cinética electroquímica según el guion?
-La cinética química se enfoca en la transformación de sustancias con respecto al tiempo, lo que se mide mediante la rapidez de reacción. En cambio, la cinética electroquímica incluye la transferencia de carga, definida por la corriente eléctrica, que ocurre en la interfase electrodo-electrolito.
¿Qué papel juega la corriente eléctrica en una reacción electroquímica?
-La corriente eléctrica, específicamente la corriente de Faraday, es crucial en la reacción electroquímica, ya que mide la transferencia de carga, lo que se asocia directamente con la rapidez de reacción en términos de densidad de corriente a través de la superficie del electrodo.
¿Cómo se interpreta la ecuación de la rapidez de reacción en una reacción redox?
-En una reacción redox, la rapidez de reacción se puede interpretar mediante la transformación de sustancias como el cobre iónico, que se reduce y desaparece de la disolución, formando cobre metálico, con una ecuación similar a la de la cinética química.
¿Qué fenómenos intervienen en los pasos de una reacción electroquímica?
-Los fenómenos que intervienen en los pasos de una reacción electroquímica incluyen la migración, la difusión, la adsorción, la transferencia de carga y la electrocristalización. Todos estos procesos ocurren en la interfase electrodo-electrolito.
¿Qué es la migración de iones y cómo afecta la cinética electroquímica?
-La migración de iones es el movimiento de iones hacia la capa externa en la interfase electrodo-electrolito. Este fenómeno es importante porque afecta la corriente iónica y, a su vez, la corriente de difusión en la interfase.
¿Por qué es importante la absorción de los iones en la superficie del electrodo?
-La absorción de los iones en la superficie del electrodo es crucial porque es necesaria para que los iones intercambien carga, lo que permite que ocurra la reducción electroquímica, como en el caso de la reducción de plata o de protones.
¿Qué ocurre en la superficie del electrodo durante la reducción de protones?
-Durante la reducción de protones, los protones se absorben en la superficie del electrodo, donde intercambian carga y forman hidrógeno gas. Este es un proceso competitivo con la reducción de otros iones, como la plata.
¿Qué es la electrocristalización y cuándo ocurre?
-La electrocristalización ocurre cuando una sustancia en fase iónica, como la plata, se transforma en una fase sólida, depositándose en la superficie del electrodo después de la transferencia de carga.
¿Cómo afecta la estructura de la superficie del electrodo a la transferencia de carga?
-La estructura de la superficie del electrodo afecta la transferencia de carga debido a irregularidades que pueden cambiar la localización de los iones y la distribución de moléculas de agua, lo que a su vez puede afectar la eficiencia de la reacción electroquímica.
¿Qué otros fenómenos pueden ocurrir en la interfase además de la transferencia de carga?
-Además de la transferencia de carga, en la interfase pueden ocurrir fenómenos como el tunneling cuántico, la adsorción de iones, la reducción de protones y la formación de hidrógeno gas, lo que complica el sistema electroquímico.
Outlines
🔬 Introducción a la cinética electroquímica
Este párrafo introduce el tema de la electroquímica, destacando la diferencia entre la cinética química y electroquímica. Explica la transferencia de carga como un factor clave y menciona la corriente de Faraday como el paso determinante de la reacción. Se comparan las ecuaciones de rapidez de reacción en la cinética química y electroquímica, utilizando el ejemplo de una reacción redox entre sulfato de cobre y zinc. También se introduce el concepto de densidad de corriente en las reacciones electroquímicas.
⚡ Transferencia de carga y procesos de electrodo
Aquí se profundiza en los pasos involucrados en la reacción de reducción de plata y cómo la transferencia de carga es fundamental en los procesos electroquímicos. Se mencionan otros fenómenos como la migración, difusión y absorción, que afectan el proceso, y se introduce la electrocristalización en el caso de que la reacción implique la formación de una fase sólida. El párrafo destaca la interacción entre diferentes reacciones y fenómenos electroquímicos en la interfase del electrodo y el electrolito.
🔗 Fenómenos adicionales en la interfase del electrodo
Este párrafo describe en detalle los diversos fenómenos que ocurren en la interfase del electrodo durante una reacción electroquímica, como la migración de iones, la absorción y la transferencia de carga. También explica cómo la competencia entre diferentes reacciones, como la reducción de protones para formar gas de hidrógeno, puede afectar el proceso. Se discute el concepto de túnel cuántico y cómo múltiples procesos ocurren simultáneamente en la interfase, lo que añade complejidad al sistema electroquímico.
Mindmap
Keywords
💡Cinética electroquímica
💡Reacción redox
💡Corriente de Faraday
💡Migración iónica
💡Difusión
💡Absorción
💡Transferencia de carga
💡Electrocristalización
💡Competencia de reacciones
💡Interfase electrodo-electrolito
Highlights
Introducción al tema de la cinética electroquímica y su relación con la corriente eléctrica.
Diferencias clave entre la cinética química y la cinética electroquímica.
Explicación de la ecuación de rapidez de reacción en reacciones redox.
Ejemplo práctico de una reacción redox: sulfato de cobre iónico en solución con zinc metálico.
Importancia de la corriente de Faraday en la transferencia de carga durante las reacciones electroquímicas.
Diferencia entre la densidad de corriente y la rapidez de reacción en reacciones electroquímicas.
Migración, difusión y absorción como pasos clave en las reacciones electroquímicas.
Reacciones de competencia y su influencia en la eficiencia de los sistemas electroquímicos.
La importancia del fenómeno de transferencia de carga en la superficie del electrodo.
Interfase electrodo-electrolito como zona clave para observar fenómenos de reacción electroquímica.
Impacto de las irregularidades en la superficie del electrodo en las reacciones electroquímicas.
Descripción de la cristalización electroquímica de plata metálica en la superficie del electrodo.
Competencia entre reacciones como la reducción del protón en sistemas ácidos.
Fenómeno de tunelamiento cuántico y su influencia en la transferencia de carga.
Descripción detallada de los procesos de transferencia de carga y la formación de gas hidrógeno.
Transcripts
hola cómo están vamos ahora a continuar
con nuestro tema de significa
electrónica hablando de los procesos de
electrodo
y viendo cuál es la diferencia entre una
cinética química y una significa
electroquímica
lo que vamos a discutir en esta parte es
principalmente
cómo interpretar la transferencia de
carga que vamos a llamar corriente
faraday acá como el paso determinante de
la reacción en el estudio de la cinética
electrónica
bien en cinética química tenemos una
ecuación que nos habla de la
transformación de sustancia
con respecto al tiempo y esta se llama
rapidez de reacción
estás en esta ecuación la podemos
utilizar para entender la reacción
química redox
y esta es una reacción directa a la
reacción química redox entre el agente
oxidante y el agente reductor como
ejemplo aquí tenemos una reacción de
sulfato de cobre iónico en disolución
acuosa consintió metálico que nos va a
resultar como producto el sulfato de
zinc sónico
cobre metálico podemos ir siguiendo la
reacción a partir de esta ecuación de la
transformación del zinc metálico en
función del tiempo pero también podemos
hacerlo
siguiendo la transformación del cobre
iónico que se va a reducir se va a
desaparecer de la disolución para
transformarse en cobre metálico con una
ecuación muy parecida en donde lo único
que cambia es el cobre en la parte de
cantidad de sustancia con respecto al
tiempo en una reacción química la
cinética se entiende a través de lo que
se conoce como el orden de reacción si
ustedes todavía no han estudiado
cinética química aún no tiene ni idea de
lo que esto significa
entonces le sugiero que vayan a
consultar un libro que les haga una
introducción o algunos vídeos que podría
yo después fáciles de facilitarles
la cinética electro de la electrónica
por otro lado nos centramos en esta
propiedad que es la corriente eléctrica
la intensidad de corriente eléctrica
como ustedes recordarán es la carga con
respecto al tiempo y vamos a definir la
reacción electroquímica que es una
reacción redox pero en la interfase el
electrodo electrolito acuérdense que
nosotros estamos hablando de una celda
electroquímica en donde en una de las
semis celdas ocurre la reducción y en
otra de las semis celdas ocurre la
oxidación y en vez de hablar de la orden
de reacción nosotros vamos a hablar de
procesos electrodos o pasos de la
reacción
entonces nosotros si tenemos una
reacción redox como ésta que está aquí
que es la de la reducción de plata
mónica a la plata metálica podemos
entender la cinética a partir de la
rapidez de reacción con la ecuación de
la transformación de sustancia con
respecto al tiempo viendo las especies
químicas como la plata y el metal plata
pero también a partir de la
transferencia de carga y ocupamos esta
ecuación que es la corriente eléctrica
ustedes rápido observen cómo entonces es
estimo vincular
correspondiente a la transformación por
reducción de plata con respecto a
lo que se está formando de plata
metálica ya está entonces la vamos a
llamar corriente franca
la rapidez de reacción entonces lo vamos
a entender en función de la densidad de
corriente que va a ser esta propiedad de
la corriente eléctrica de la que hemos
estado hablando por la superficie del
electrodo la unidad de superficie
electrónica el número de rectores
intercambiados y la constante de faraday
entonces nosotros podemos ir viendo cómo
esta ecuación química pues la podemos
transformar a una ecuación
electroquímica cuando introducimos la
transferencia de carga con respecto al
tiempo y encontramos que entonces el
electrón puede ser un reactivo o
práctico también un producto
los pasos de electrodos que son de los
que vamos a hablar en esta ocasión son
varios y no todos se van a llevar a cabo
siempre pero vamos a hacer un primer
análisis con la reacción de reducción de
plata de la que hemos estado hablando y
tenemos por ejemplo la migración la
difusión la absorción los la
transferencia de carga que es justamente
esta de la que hemos estado hablando con
los electrones o la electricidad
corriente para die cab pero también
pueden llevarse a cabo reacciones de
competencia como lo hemos discutido
antes como la reducción del protón para
estos sistemas ácidos en agua casi
siempre tenemos la competencia y luego
vamos a tener otros fenómenos como la de
absorción de los productos estos pueden
si están en la misma fase difundirse
hacia el electrolito o si se transforman
si cambian de fase por ejemplo
gas que se forma del hidrógeno se va a
jugar o bien si se forma una fase sólida
como en el caso de la transformación a
plata metal obtenemos una electro
cristalización de estos son los procesos
de electrodo los vamos a ver en función
de la del modelo de la interfase de la
que ya hemos estado discutiendo en donde
tenemos del lado izquierdo la superficie
del electrodo y hacia la derecha en el
eje x
la dirección hacia el seno de la
disolución y en esta región intermedia
la interfase que es en donde nosotros
vamos a estar estudiando todos los
fenómenos vamos a observar todos los
fenómenos de
reacción electroquímica en este caso van
a ser dos reacciones la de la reducción
de plata y la de la reducción de
hidrógeno como una reacción parásita los
fenómenos de los que estamos hablando
son migración difusión absorción y la
más la que vamos a fijarnos la atención
más de manera más
específica es en la transferencia de
carga
bien
para empezar entonces tenemos estos esta
gráfica de la que ya hemos estado
hablando de la interfaz en donde podemos
poner en el x
la concentración en este caso de cómo va
a verse la disminución en la
y plata y única plata metálica
y en el eje x la distancia hacia el seno
del electrolito
bien lo primero que vamos a observar
observar en términos de los pasos de
electrodo es lo que habíamos dicho la
migración de los iones estos se van a ir
acumulando en la capa
la capa de externa de jamie foxx y a
partir de allí nosotros vamos a observar
el cambio de la
corriente iónica que en fase es la
migración hacia la corriente de difusión
que es la que observamos en la interfase
por qué sucede esto pues porque nosotros
observamos también que hay un efecto de
la diferencia de potencial establecida
de lo que ser material de electrodo era
fase electrodo y en la fase electrolito
y entonces los iones tienen que vencer
una energía extra que es esta que
estamos observando que tiene que ver con
el potencial eléctrico y entonces en la
interfase la concentración de las
especies que en fase es constante desde
la concentración de protones y esta es
la concentración de plata iónica decae
es decir hay un cambio abrupto en la
concentración como es la definición de
interfase
y entonces ocasiones pueden llegar a la
superficie del electrodo
luego tenemos entonces que cuando ya han
llegado a la superficie del electrodo se
van a absorber este es un fenómeno de
superficie en donde los iones para poder
reducirse box y darse en todo caso
tendrían que estar sobre la superficie
del electrodo y esto simple y
sencillamente porque el guión tiene que
llegar a la superficie para poder
intercambiar carga
entonces intercambia carga
y tenemos el electro depósito pero
también tenemos la competencia de la
reacción de reducción de protones que
también van a intercambiar carga en la
interfase aquí vamos a observar entonces
la formación del gas está para este paso
que de transferencia de carga es lo que
vamos a llamar paso determinante la
reacción porque es a partir de la cual
la ecuación de cinética electrónica que
nosotros vamos a discutir
impone entonces al sistema esta
situación de un sistema más eficiente o
menos eficiente la transferencia de
carga es uno de los pasos de la reacción
uno de los procesos de la acción pero
parece que desde el punto de vista de
las ecuaciones químicas que nosotros
trabajamos casi siempre es la única que
se considera
en realidad no nosotros tenemos primero
la migración y luego la difusión
luego la absorción y finalmente la
transferencia de carga la transferencia
de carga es uno de los procesos de
electrodo
y no el único también tenemos reacciones
de competencia muchas veces
y posteriormente entonces estos
productos van a resolverse
quedarse pegados en la superficie bien
entonces lo que hemos dicho es siempre y
sencillamente la reducción de plata y la
reducción de joe de iones protón en una
superficie que hemos considerado plana
pero la realidad es que este sistema es
mucho más complejo tenemos
muchas irregularidades en la superficie
vemos iones
perdón moléculas de agua absorbidas
también no solo iones plata
también tendríamos
y otros iones hidrógeno y entonces
y lugares en donde nosotros vemos esta
transferencia de carga
tenemos otros lugares entonces están
observando los protones reducidos y que
en este caso entonces van a formar el
hidrógeno gas tenemos una planta electro
el electrón cristalizada ya ocurrió aquí
la transferencia de carga tenemos otro
fenómeno de transferencia de carga que
es
tunneling cuántico y entonces el
hidrógeno que se había reducido puede
hacer que pase los electrones de la
superficie del electrodo hacia otro
protón que estaban sobre el mismo
hidrógeno que todavía no se puede
desprender porque el hidrógeno
atómico no es de formar gas sino hasta
que se forman las dos se funden los dos
átomos para formar la molécula tenemos
otros protones absorbidos es decir hay
una infinidad de procesos que están
ocurriendo en la interfase a la vez
muy bien esto es todo por hoy hasta
luego
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