Potenciales estándar de reducción

El voltaje o fuerza electromotriz (fem) de una pila, mide la diferencia de potencial entre sus dos electrodos:

Epila = Ecátodo - Eánodo

El potencial de los electrodos y por tanto la fem de la pila , depende de los materiales de los electrodos y de las concentraciones de todas las especies que intervienen en las semirreacciones de electrodo. Se denomina fuerza electromotriz estándar o normal, y se simboliza por E⁰, al valor de la fuerza electromotriz o potencial originado por la pila cuando cuando todas las especies se encuentran presentes en las condiciones estándar termodinámicas, es decir, concentraciones 1M para los solutos en disolución y 1atm para los gases, y la temperatura 25⁰ C.

Se elige una semirreacción arbitraria a la que se atribuye el valor cero para su potencial, y posteriormente se asigna a cualquier otra reacción un valor relativo al de referencia. El electrodo de referencia elegido por los químicos para medir el potencial del resto de los electrodos, es el electrodo estándar de hidrógeno, que se representa por:

Pt, H2 (g, 1 atm) | H+ (1M)  E⁰ = 0,0 V,

Siendo la reacción que se verifica:

La lámina de platino actúa como electrodo inerte y sobre ella se ponen en contacto las formas oxidada y reducida del hidrógeno.

Por convenio el potencial estándar de electrodo se refiere al potencial que se origina cuando se produce un proceso de reducción.

Dependiendo del metal que se encuentra en una de las semiceldas, en la del hidrógeno se efectuará una oxidación o una reducción, pudiendo por tanto actuar como ánodo o como cátodo.

Ejemplo de reducción:   
Potencial Zn⁺²/Zn 

Zn²⁺ (1M) + 2e^- ↔ Zn (s)    E⁰ =?

Ejemplo de reducción:
Potencial Cu⁺²/Cu 

Cu²⁺ (1M) + 2e^- ↔ Cu (s)    E⁰ =?

Procediendo de esta manera se han obtenido los potenciales estándar de reducción de los distintos electrodos.

Con los datos de la serie electromotriz o electroquímica, puede calcularse la fem de una pila formada por cualquier pareja de electrodos y predecir la polaridad de los mismos.

• El que tenga mayor potencial de reducción será el que se reduzca, actuando como cátodo.
• El que tenga menor potencial de reducción será el que se oxida, actuando como ánodo.

Cuanto más positivo es el potencial estándar de reducción, mayor es la fuerza oxidante de la especie oxidada que aparece en la semirreacción, es decir, mayor es la tendencia a que esta suceda en el mismo sentido en que está escrita. Como consecuencia, cada semisistema provoca la oxidación de cualquier otro situado en la tabla por encima de él. De acuerdo con esto el F2 es el agente oxidante más fuerte.

Cuanto más negativo, o menos positivo, es el potencial estándar de reducción, mayor es la fuerza reductora de la especie reducida que aparece en la semirreacción, es decir, mayor es la tendencia a que ésta tenga lugar en el sentido contrario al que está escrita. Como consecuencia, cada semisistema provoca la reducción de cualquier otro situado por debajo de él en la tabla. De acuerdo con esto, el metal litio es el agente reductor más fuerte que aparece en la tabla.