Celdas de Concentración

El potencial de celda de una reacción redox depende significativamente de la concentración de los reactivos y productos. Considere una celda galvánica de níquel-plata en condiciones estándar con un potencial de celda de 1, 03 voltios. Sin embargo, un cambio en la concentración puede aumentar o disminuir el potencial de celda.

Si un gradiente de concentración influye en el potencial de celda de dos semiceldas diferentes, se puede utilizar para construir una celda electroquímica con semirreacciones idénticas? Considere una celda galvánica con dos electrodos de plata idénticos, cada uno puesto en una solución que contiene una concentración diferente de iones de plata. Esta configuración se llama celda de concentración.

Siguiendo el principio de Le Châtelier, el gradiente de concentración impulsa el flujo de electrones de forma espontánea desde la media celda con la concentración de iones más baja a la media celda con la concentración de iones más alta. Así, la oxidación ocurre en la celda más diluida, donde el electrodo de plata se oxida, formando iones de plata, mientras que en la celda más concentrada, los iones de plata se reducen a plata sólida. Por lo tanto, el potencial celular de una celda de concentración se determina únicamente por la diferencia de concentración del reactivo redox elegido y se puede calcular utilizando la ecuación de Nernst.

Cuando las concentraciones de iones en las dos medias celdas se igualan, la celda de concentración alcanza un equilibrio, y su potencial se vuelve cero. En este punto, la celda se pronuncia muerta"Los medidores de pH utilizan el mismo principio que una celda de concentración para determinar la acidez o que tan básica de una solución. El electrodo de vidrio del medidor de pH se llena con una solución de concentración conocida de iones de hidrógeno.

Cuando se sumerge en una solución con una concentración de iones de hidrógeno diferente, se forma una diferencia de potencial medible en los dos lados del vidrio y se usa para determinar el pH de la muestra. Si la concentración de iones de hidrógeno exterior es mayor que la del interior del electrodo, la diferencia de potencial medida es alta. Esto significa que la solución es ácida con valores de pH por debajo de siete.

La misma concentración de iones de hidrógeno en ambos lados da como resultado una diferencia de potencial cero. Por lo tanto, la solución medida es neutra. Una menor concentración de iones de hidrógeno en el exterior genera una baja diferencia de potencial, lo que significa que la solución es básica con un valor de pH superior a siete.