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“Trabajo de electrodo de hidrógeno”

Modulo: Química Inorgánica Docente: Lic. Alfonso Eduardo Vázquez Torres Grupo: 20IQ211 Carrera: Ingeniería Química Alumno: Barragán Alejo Jesús Antonio

“BARRAGAN ALEJO JESUS ANTONIO”

Trabajo de investigación electrodo de hidrógeno. ¿Qué es electrodo de hidrógeno y como se construye (materiales)? Electrodo estándar de hidrógeno Un electrodo estándar de hidrógeno también llamado electrodo normal de hidrógeno es un electrodo redox que forma la base de la tabla estándar de potenciales de electrodos. Su potencial absoluto se estima en 4.40 ± 0.02 V a 25 °C, pero para realizar una base de comparación con cualquier otra reacción electrolítica, el potencial electrolítico del hidrógeno E^0 se fija como 0 en todas las temperaturas. La medición del pH es la conversión de la concentración de iones hidronio en una tensión eléctrica. A finales del siglo XIX se realizaron experimentos utilizando placas de platino pulido y puentes de electrolito (soluciones salinas) para poder realizarlo. Como el electrolito se consume y los valores medidos se deben referir a una referencia para obtener valores estables, se ha introducido el sistema de dos electrodos para esta finalidad. En el electrodo de medición se genera un potencial que es proporcional a la concentración de iones de hidrógeno (pH). El electrodo de referencia proporciona la referencia de potencial del sistema. El pH se traduce en una diferencia de potencial o tensión eléctrica entre el electrodo de medición y el electrodo de referencia que puede ser interpretada por circuitos electrónicos para poder mostrar su valor. En el ámbito del progreso técnico, se ha ideado mejorar el complicado manejo de los dos sensores (uso de laboratorio) mediante la integración de ambos canales de medición en un electrodo individual, el llamado electrodo combinado. Actualmente, se utilizan casi exclusivamente electrodos combinados de pH. Esquema de un electrodo estándar de hidrógeno:

1. Electrodo de platino platinizado.

2. 3. 4. 5.

Bombeo de hidrógeno. Solución ácida con actividad de H+ = 1 mol litro-1 Sifón para prevenir la interferencia de oxígeno. Depósito a través del cual puede conectarse el segundo semielemento de la celda galvánica. Esto crea una conexión de conductividad iónica hacia el electrodo de interés.

AN ALEJO JESUS ANTONIO”

Electrodo estándar de hidrógeno Ya hemos dicho que es imposible medir potenciales absolutos y sólo podemos determinar diferencias de potencial. Por ello, para asignar valores a los potenciales de los distintos electrodos se debe escoger uno como referencia y asignarle un valor arbitrario. Por convenio, se ha establecido que el electrodo de referencia sea el electrodo estándar o normal de hidrógeno (EEH), al que se le asigna un potencial igual a cero. Consta de un electrodo de platino e hidrógeno gaseoso a 1 bar (o 1 atm) de presión, sumergido en una disolución que contiene iones H+ en una concentración 1 M (a 25 ºC).

Si formamos pilas galvánicas combinando distintos electrodos con el electrodo estándar de hidrógeno, podemos observar que: Algunos electrodos tienen más tendencia a oxidarse que el hidrógeno. En estos casos el hidrógeno se reduce y actúa como cátodo y el otro electrodo actúa como ánodo.Otros electrodos tienen más tendencia a reducirse que el hidrógeno. En estos casos el hidrógeno se oxida y actúa como ánodo. El electrodo que no es de hidrógeno actúa como cátodo.

Como el electrodo de referencia puede actuar como ánodo o cátodo, dependiendo del electrodo con el que se enfrente, la medida del potencial nos proporcionará información de la tendencia que tiene dicho electrodo a reducirse o a oxidarse, respectivamente. Potencial estándar de reducción

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Acabamos de ver que, si montamos una pila con un determinado electrodo y usamos como referencia el electrodo estándar de hidrógeno, cuyo potencial es cero por definición, la medida del potencial nos informa sobre la tendencia a oxidarse o a reducirse de dicho electrodo. Por convenio, se ha optado por hacer dicha comparación suponiendo que el electrodo cuyo potencial se quiere determinar actúa como cátodo. De esta manera se determinará su potencial estándar de reducción, es decir, su tendencia a reducirse frente a un electrodo estándar de hidrógeno: Si resulta que el potencial medido es positivo, será porque el electrodo realmente actúa como cátodo y en él tiene lugar la reducción. Este electrodo tiene más tendencia a reducirse que el hidrógeno (que es el que actúa como ánodo).  Si el potencial medido es negativo , será que su tendencia a reducirse es menor que la del electrodo de hidrógeno, por lo que realmente actúa como ánodo, y en él tiene lugar la oxidación (el electrodo de hidrógeno es el que se reduce). Cuanto más positivo sea el potencial estándar de reducción de un electrodo mayor será su tendencia a reducirse y cuanto más negativo sea mayor será su tendencia a oxidarse. Si elegimos dos electrodos y formamos una pila con ellos:  Actuará como cátodo (reacción de reducción) aquel que tenga un mayor potencial de reducción.  Actuará como ánodo (reacción de oxidación) aquel que tenga un menor potencial de reducción.  La fuerza electromotriz de la pila será igual a la diferencia entre los potenciales de reducción del cátodo y del ánodo: 

Espontaneidad y equilibrio en un proceso redox A partir de la Termodinámica se puede deducir lo siguiente:

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En un proceso redox en equilibrio:

Ecuación de nernst El potencial en condiciones no estándar se puede determinar a partir del potencial en condiciones estándar mediante la ecuación de Nernst.

Puedes consultar los siguientes ejercicios de aplicación de todo lo anterior. Electrodo de medición: El electrodo de vidrio posee las mejores características técnicas de medición posibles de todos los sensores que existen. Además de su manejo sencillo, también ofrece la mayor precisión posible. Se puede aplicar universalmente y es muy resistente a las influencias de la solución tales como color, viscosidad y composición química. La pieza central de este electrodo de medición es una membrana de vidrio muy delgada (membrana de pH) fabricada con un vidrio selectivo del pH especial. Este vidrio tiene la capacidad de reaccionar con la humedad o el agua de forma que se crea una finísima capa invisible que contiene agua sobre la superficie. Este gel o capa se utiliza como barrera selectiva que, prácticamente, solo intercambia los iones H+ con la solución a medir. El intercambio de otros iones se bloquea. El electrodo de referencia

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El electrodo de referencia tiene la tarea de proporcionar un potencial de referencia constante. Cada electrodo de referencia consta de un elemento de referencia que está colocado en una solución electrolítica definida. Este electrolito debe tener contacto con el medio a medir. En los electrodos de referencia corrientes la conexión se realiza usando el llamado diafragma que garantiza flujo de iones. El diafragma: Existen varios tipos de diafragmas: un pin de madera, una espiga cerámica porosa, un pequeño agujero, vidrio molido, un poro o un haz de fibras, sólo por nombrar unos pocos. El tipo para utilizar depende de la tarea de medición, pero con mayor frecuencia, de la filosofía de la empresa fabricante del electrodo de que se trate. El más ampliamente usado diafragma cerámico puede dar lugar a problemas debido a su estructura porosa tipo esponja. Se obstruye y la lectura se hace inestable. No obstante, el mayor número de tareas de medición que se realizan en el uso diario utilizan diafragmas cerámicos “sin mantenimiento”. El potencial del sistema de referencia está definido por los electrolitos de referencia y el elemento de referencia. Normalmente se utiliza como electrolito de referencia una solución 3 M de cloruro potásico (KCI). El elemento de referencia está compuesto, normalmente, por un hilo de plata clorado. Por razones de compensación electroquímica, también se debe disolver cloruro de plata (AgCI) en los electrolitos de referencia. Como el AgCI puede dar lugar a obstrucciones en el diafragma (cerámico) con algunas soluciones de medición, se colocan en el sistema de referencia electrodos de pH más recientes con un llamado cartucho donde se retiene el AgCI. El electrolito de referencia usado para rellenar debe estar libre de AgCI.

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Referencias:  https://cienciaonthecrest.com/tag/electrodo-de-hidrogeno/  http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/ELECTRODOSDEMEDIDAYDEREFERENCIA _22645.pdf  https://es.wikipedia.org/wiki/Electrodo_de_vidrio  http://potenciometria.blogspot.com/2012/03/electrodos-para-la-medida-del-ph.html  http://www.nib.fmed.edu.uy/Ciganda.pdf

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