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Potenciales de reducción
Teoría
2025 · Ordinaria · Titular
2.3
Examen

Justifique razonadamente si en una disolución acuosa a 25C25^\circ \text{C} la Ag\ce{Ag} metálica podría reducir los iones CuX2+(ac)\ce{Cu^{2+}(ac)} a Cu(s)\ce{Cu(s)}.Datos: E(AgX+/Ag)=+0,80 VE^\circ(\ce{Ag+/Ag}) = +0,80 \text{ V}; E(CuX2+/Cu)=+0,34 VE^\circ(\ce{Cu^{2+}/Cu}) = +0,34 \text{ V}

Potencial de reducciónEspontaneidad

La reacción que se propone, donde la plata metálica reduce los iones CuX2+\ce{Cu^{2+}} a Cu(s)\ce{Cu(s)}, implica que la plata metálica se oxida a iones AgX+\ce{Ag+} y los iones CuX2+\ce{Cu^{2+}} se reducen a Cu(s)\ce{Cu(s)}. Las semirreacciones serían:

Oxidacioˊn (aˊnodo):Ag(s)AgX+(aq)+eXReduccioˊn (caˊtodo):CuX2+(aq)+2eXCu(s)\begin{array}{ll} \text{Oxidación (ánodo):} & \ce{Ag(s) -> Ag+(aq) + e-} \\ \text{Reducción (cátodo):} & \ce{Cu^{2+}(aq) + 2e- -> Cu(s)} \end{array}

Para obtener la reacción global, la semirreacción de oxidación debe multiplicarse por 2 para igualar el número de electrones. La reacción global sería:

2Ag(s)+CuX2+(aq)2AgX+(aq)+Cu(s)\ce{2Ag(s) + Cu^{2+}(aq) -> 2Ag+(aq) + Cu(s)}

Para determinar si esta reacción es espontánea, se calcula el potencial estándar de la celda (EceldaE^\circ_{celda}). Los potenciales estándar de reducción son:

E(AgX+/Ag)=+0,80 VE(CuX2+/Cu)=+0,34 V\begin{array}{ll} E^\circ(\ce{Ag+/Ag}) = +0,80 \text{ V} \\ E^\circ(\ce{Cu^{2+}/Cu}) = +0,34 \text{ V} \end{array}

El potencial estándar de la celda se calcula como la diferencia entre el potencial del cátodo (reducción) y el potencial del ánodo (oxidación):

Ecelda=EcaˊtodoEaˊnodoE^\circ_{celda} = E^\circ_{cátodo} - E^\circ_{ánodo}

En la reacción propuesta, la reducción ocurre para el par CuX2+/Cu\ce{Cu^{2+}/Cu} y la oxidación para el par AgX+/Ag\ce{Ag+/Ag}. Por lo tanto:

Ecelda=E(CuX2+/Cu)E(AgX+/Ag)E^\circ_{celda} = E^\circ(\ce{Cu^{2+}/Cu}) - E^\circ(\ce{Ag+/Ag})

Sustituyendo los valores:

Ecelda=(+0,34 V)(+0,80 V)=0,46 VE^\circ_{celda} = (+0,34 \text{ V}) - (+0,80 \text{ V}) = -0,46 \text{ V}

Dado que el potencial estándar de la celda (EceldaE^\circ_{celda}) es negativo (Ecelda<0E^\circ_{celda} < 0), la reacción tal como está escrita no es espontánea en las condiciones estándar. Esto significa que la plata metálica no puede reducir los iones CuX2+\ce{Cu^{2+}} a Cu(s)\ce{Cu(s)}. La reacción espontánea sería la inversa, es decir, los iones AgX+\ce{Ag+} oxidarían el Cu(s)\ce{Cu(s)}.