O calcular el potencial de un batería se realiza cuando se desea saber de antemano (antes del montaje) cuál será el voltaje, fem (fuerza electromotriz) o ddp (diferencia de potencial) que una celda determinada generará a partir de dos metales con características diferentes.
El término se usó de antemano porque, si queremos medir el voltaje de cualquier dispositivo, ya sea una celda o una batería, solo necesitamos usar un multímetro.
Cada uno de los metales que participan en la composición del ánodo y cátodo de la celda tiene diferentes habilidades para sufrir oxidación (capacidad de perder electrones) y reducción (capacidad de ganar electrones). Esta capacidad de oxidar o reducir se llama potencial. Por tanto, los metales que componen el electrodo de una celda pueden tener:
Potencial de reducción estándar (Erojo): es la capacidad del electrodo de sufrir el fenómeno de reducción. Este potencial se mide en voltios (V) y su valor es el mismo que el potencial de oxidación estándar, pero con el signo opuesto.
Potencial de oxidación estándar (Eoxi): es la capacidad del electrodo de sufrir el fenómeno de oxidación. Este potencial se mide en voltios (V) y su valor es el mismo que el potencial de reducción estándar, pero con el signo contrario.
NOTA: Un potencial estándar puede verse influenciado por la temperatura y la concentración de las soluciones utilizadas para ensamblar la pila.
Para realizar calcular el potencial de una batería, debemos conocer los valores de los potenciales estándar, ya sea de oxidación o de reducción, y aplicarlos en los siguientes Ecuación matemática:
ΔE = Erojo (más grande) - Yrojo (menor)
o
ΔE = Eoxi (más grande) - Yoxi (menor)
ΔE = variación del potencial de una batería (fem o ddp).
Esta ecuación usa la variación de potencial porque, como en el dispositivo, ocurren oxidación y reducción, la medida del potencial se dará simplemente restando el potencial de cada uno de los electrodos (rieles).
NOTA: Solo podemos decir que estamos trabajando con una pila cuando el Cel cálculo del potencial da como resultado un valor positivo.
Ahora sigue algunos ejemplos de preguntas que abordan el Ccalcular el potencial de una batería:
Ejemplo 1: (UFSC-SP) Dadas las semirreacciones:
2 Fe+2 → 2 Fe+3 + 2 y Eoxi = - 0,77 V
2 cl-1 → 1 Cl2 + 2 y Eoxi = - 1,36 V
Calcule el potencial de la reacción a continuación (pila) y diga si es espontánea o no, marcando la opción correcta:
2 Fe+2 + Cl2 → 2 Fe+3 + 2 Cl-1
a) - 0.59V, no es espontáneo
b) 0,59 V, no es espontáneo
c) 0,59 V, es espontáneo
d) - 2,13 V, no es espontáneo
e) 2,13 V, es espontáneo
Resolución:
Como el ejercicio le pide que determine el valor del potencial de la batería, simplemente analice los potenciales de oxidación proporcionados para juzgar cuál es el más alto y cuál es el más bajo:
2 Fe+2 → 2 Fe+3 + 2 y Eoxi = - 0,77 V (Este es el más grande)
2 cl-1 → 1 Cl2 + 2 y Eoxi = - 1,36 V (Este es el más pequeño)
Luego, simplemente aplíquelo en la fórmula para calcular el potencial de una batería:
ΔE = Eoxi (más grande) - Yoxi (menor)
ΔE = - 0,77 - (-1,36)
ΔE = - 0,77 + 1,36
ΔE = + 0,59 V
Como el potencial encontrado tiene un valor positivo, tenemos un proceso espontáneo. Letra C).
Ejemplo 2: (UFMS) Considere las semirreacciones, que se indican a continuación, con sus respectivos potenciales de reducción estándar, en voltios (V):
Ag+ + y → Ag Erojo = 0,80 V
Culo+2 + 2 y → Cu Erojo = 0,34 V
Calcule el potencial de la reacción a continuación (pila) y diga si es espontánea o no, marcando la opción correcta:
Cu + 2 Ag+→ Cu+2 + 2 Ag
a) - 4,6 V
b) - 0,46 V
c) + 0,46 V
d) + 1,14 V
e) - 1,14 V
Resolución:
Como el ejercicio le pide que determine el valor del potencial de la pila, es suficiente analizar los potenciales de reducción proporcionados para juzgar cuál es el más grande y cuál es el más pequeño:
Ag+ + y → Ag Erojo = 0,80 V (Este es el más grande)
Culo+2 + 2 y → Cu Erojo = 0,34 V (Este es el más pequeño)
Luego, simplemente aplíquelo en la fórmula para calcular el potencial de una batería:
ΔE = Erojo (más grande) - Yrojo (menor)
ΔE = 0,80 - (0,34)
ΔE = 0,80 - 0,34
ΔE = + 0,46 V
Como el potencial encontrado tiene un valor positivo, tenemos un proceso espontáneo. Letra C).
Por mí. Diogo Lopes Dias
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-potencial-uma-pilha.htm