17.13: Predecir la dirección del cambio espontáneo

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Si bien nuestra convención no utiliza la ecuación que escribimos para la media reacción para establecer el signo algebraico del potencial de electrodo estándar, es útil asociar el potencial de electrodo estándar con la media reacción escrita como una reducción, es decir, con los electrones escritos en el lado izquierdo de la ecuación. También establecemos la convención de que invertir la dirección de la media reacción invierte el signo algebraico de su potencial. Cuando se siguen estas convenciones, la reacción global y el potencial de celda completa se pueden obtener agregando la información de media celda correspondiente. Si el potencial resultante de células completas es mayor que cero, la reacción global espontánea procede en la dirección en la que se escribe, de izquierda a derecha. Si el potencial de células completas es negativo, la dirección de la reacción espontánea es opuesta a la escrita; es decir, un potencial negativo de células completas corresponde a la reacción espontánea que ocurre de derecha a izquierda. Por ejemplo,

\[2\ {Ag}^++2\ e^-\to 2\ {Ag}^0\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ {\mathcal{E}}^0=\ +0.7992\ \mathrm{volts}\]

\[{Cu}^0\to {Cu}^{2+}+2\ e^-\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ {\mathcal{E}}^0=\ -0.3394\ \mathrm{volts}\]

\[2\ {Ag}^++{Cu}^0\to 2\ {Ag}^0+{Cu}^{2+}\]\[{\mathcal{E}}^0=\ +0.4598\ \mathrm{volts}\]

produce la ecuación correspondiente a la reacción espontánea y un potencial positivo de células completas. Redacción

\[2\ {Ag}^0\to 2\ {Ag}^+\ +2\ e^-\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ {\mathcal{E}}^0=\ -0.7992\ \mathrm{volts}\]

\[{Cu}^{2+}+2\ e^-\to {Cu}^0\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ {\mathcal{E}}^0=+0.3394\ \mathrm{volts}\]

\[2\ {Ag}^0+{Cu}^{2+}\to 2\ {Ag}^++{Cu}^0\]\[{\mathcal{E}}^0=\ -0.4598\ \mathrm{volts}\]

produce la ecuación para la reacción no espontánea y, correspondientemente, el potencial de célula completa es menor que cero.

Tenga en cuenta que cuando multiplicamos una ecuación química por algún factor, no aplicamos el mismo factor al potencial correspondiente. El potencial eléctrico de la celda electroquímica correspondiente es independiente del número de moles de reactivos y productos que elegimos escribir. El potencial celular es una propiedad intensiva. Tiene el mismo valor para una celda pequeña que para una grande, siempre y cuando las otras propiedades intensivas (temperatura, presión y concentraciones) sean las mismas.