Ejercicio resuelto de Potenciales de reducción (1 de 2)

Solución: Según la notación de la pila: \[ \text{Cd}(s) \, | \, \text{Cd}^{2+}(aq, \, 1\, \text{M}) \, || \, \text{Cu}^{2+}(aq, \, 1\, \text{M}) \, | \, \text{Cu}(s) \] Esta notación indica: - El electrodo de la izquierda (Cd) es el \( \textbf{ánodo} \), donde tiene lugar la oxidación. - El electrodo de la derecha (Cu) es el \( \textbf{cátodo} \), donde tiene lugar la reducción. En el ánodo, el cadmio metálico se oxida: \[ \text{Cd}(s) \rightarrow \text{Cd}^{2+}(aq) + 2e^- \quad \text{(oxidación)} \] En el cátodo, el ion cobre(II) se reduce a cobre metálico: \[ \text{Cu}^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow \text{Cu}(s) \quad \text{(reducción)} \] \[ \boxed{ \text{Oxidación (ánodo): } \text{Cd}(s) \rightarrow \text{Cd}^{2+}(aq) + 2e^- } \] \[ \boxed{ \text{Reducción (cátodo): } \text{Cu}^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow \text{Cu}(s) } \]

Solución: Sumamos las semirreacciones ajustadas para obtener la ecuación global de la reacción que ocurre en la pila. Semirreacción de oxidación (ánodo): \[ \text{Cd}(s) \rightarrow \text{Cd}^{2+}(aq) + 2e^- \] Semirreacción de reducción (cátodo): \[ \text{Cu}^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow \text{Cu}(s) \] Ecuación global (al sumar las dos semirreacciones): \[ \text{Cd}(s) + \text{Cu}^{2+}(aq) \rightarrow \text{Cd}^{2+}(aq) + \text{Cu}(s) \] Identificación de especies: \[ \boxed{ \text{Especie oxidante: } \text{Cu}^{2+}(aq) \qquad \text{Especie reductora: } \text{Cd}(s) } \]

Solución: Queremos determinar la dirección del flujo de electrones en el circuito externo y la acumulación de cargas en los electrodos. Según la notación de la pila: \[ \text{Cd}(s) \, | \, \text{Cd}^{2+}(aq) \, || \, \text{Cu}^{2+}(aq) \, | \, \text{Cu}(s) \] Esto indica que: - El ánodo está en el lado del cadmio: aquí ocurre la oxidación, y se liberan electrones. - El cátodo está en el lado del cobre: aquí ocurre la reducción, y se consumen electrones. \[ \boxed{ \text{Los electrones fluyen desde el ánodo (Cd) hacia el cátodo (Cu) a través del circuito externo.} } \] \[ \textbf{Comportamiento de iones en solución:} \] - En el ánodo (Cd), se genera \( \text{Cd}^{2+} \): la concentración de cationes aumenta. - En el cátodo (Cu), se consumen \( \text{Cu}^{2+} \): la concentración de cationes disminuye y se deposita cobre metálico. \[ \boxed{ \begin{aligned} &\text{En el ánodo: aumenta la concentración de } \text{Cd}^{2+}(aq) \\ &\text{En el cátodo: disminuye la concentración de } \text{Cu}^{2+}(aq) \text{ y se forma } \text{Cu}(s) \end{aligned} } \]