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364

 

CAPÍTULO 12 

CELDAS ELECTROQUÍMICAS Y POTENCIALES DE ELECTRODO

Ejemplo 12.5

Un vaso de precipitados contiene una solución 0.0200 M de KMnO

4

, 0.00500 M de MnSO

4

 

y 0.500 M de H

2

SO

4

; y un segundo vaso contiene una solución 0.150 M de FeSO

4

 y 0.00150 

M de Fe

2

(SO

4

)

3

. Los dos vasos están conectados por un puente salino, y se colocan elec-

trodos de platino en cada uno; los electrodos están conectados por un cable con un voltí-

metro entre ellos. ¿Cuál sería el potencial de cada media celda: a) antes de la reacción y 

b) después de la reacción? ¿Cuál sería el voltaje medido de celda: c) al principio de la 

reacción y d) después de que la reacción llega al equilibrio? Supóngase que el H

2

SO

4

 está 

completamente ionizado y en volúmenes iguales en cada vaso.

Solución

La reacción de la celda es

 5Fe

2



 

 MnO

4



 

 8H



 

É 5Fe



 

 Mn

2



 

 4H

2

O

y la celda es

Pt/ Fe

2



 (0.150 ), Fe

3



 (0.00300 )//MnO

4



(0.0200 ), 

Mn

2



(0.00500 ), H



(1.00 )/Pt

a)

b)

   En el equilibrio, E

Fe

 

  E

Mn

. Se puede calcular E a partir de cualquiera de las dos 

semirreacciones; primero, calcular las concentraciones de equilibrio. Cinco moles de Fe

2



 

reaccionarán con cada mol de MnO

4



. Hay Fe

2



 en exceso. Disminuirá en 5 

 0.0200  

0.100 M, de modo que queda 0.050 M de Fe

2



, y se forma 0.100 M de Fe

3



 (el total ahora 

es 0.100 

 0.003  0.103 M). Prácticamente todo el MnO

4



 se convierte en Mn

2



 (0.0200 

M), para dar un total de 0.0250 M. Una pequeña cantidad desconocida de MnO

4



 queda 

en equilibrio, y sería necesaria la constante de equilibrio para calcularla; ésta se puede 

obtener de E

celda

 

 0 en el equilibrio, como en la ecuación 12.20, y se tratará en el capítulo 

14; pero no es necesario tomarse esta molestia, ya que [Fe

2



] y [Fe

3



] se conocen:

 

Obsérvese que los potenciales de media celda en el equilibrio están entre los valores 

para las dos medias celdas antes de la reacción.

c)

  E

celda

 

E

Mn

 

E

Fe

 

 1.52  0.671  0.85 V

d)

  En el equilibrio, E

Mn

 

E

Fe

, y por tanto E

celda

 es cero voltios.

 

Obsérvese que si una de las especies no hubiera estado presente inicialmente en una 

semirreacción, no se podría calcular un potencial inicial para esa semirreacción.

E

Fe

E

0

Fe

3

,Fe

2

0.059 log 

[

[

F

F

e

e

2

3

]

]

0.771

0.059 log 

0

0

.0

.1

0

5

3

0

00

0.671 V

E

Mn

E

0

MnO

4

Mn

2

0.0

5

59

log 

[Mn

[

O

M

4

n

2

][H

]

]

8

1.51

0.0

5

59

log 

(0.0

0

2

.

0

0

0

0

)

5

(

0

1

0

.00)

8

1.52 V

E

Mn

E

Fe

0.771

0.059 log 

0

0

.

.

0

1

5

0

0

3

0.790 V

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