Calculadora de FEM de Celda Electroquímica

Calcula la FEM de la celda usando la ecuación de Nernst y potenciales de electrodo estándar.

Ingresa los potenciales de media celda, número de electrones y concentraciones para calcular la FEM de la celda bajo cualquier condición.

Ejemplos

Ve cómo usar la calculadora para celdas electroquímicas del mundo real.

Celda Daniell (Zn/Cu) en Condiciones Estándar

basic

Celda Daniell clásica con Zn2+ 1M y Cu2+ 1M a 25°C.

E° Cátodo (V): 0.34 V

E° Ánodo (V): -0.76 V

n: 2

Productos [C]: 1.0 mol/L

Reactivos [C]: 1.0 mol/L

Coef. Productos: 1

Coef. Reactivos: 1

Temp (K): 298 K

Celda Daniell con Concentraciones No Estándar

concentration

Cu2+ = 0.01M, Zn2+ = 1.0M, 25°C.

E° Cátodo (V): 0.34 V

E° Ánodo (V): -0.76 V

n: 2

Productos [C]: 0.01 mol/L

Reactivos [C]: 1.0 mol/L

Coef. Productos: 1

Coef. Reactivos: 1

Temp (K): 298 K

Celda con Temperatura Elevada

temperature

Celda estándar, pero a 350 K.

E° Cátodo (V): 0.80 V

E° Ánodo (V): 0.00 V

n: 1

Productos [C]: 1.0 mol/L

Reactivos [C]: 1.0 mol/L

Coef. Productos: 1

Coef. Reactivos: 1

Temp (K): 350 K

Celda Redox Compleja (Fe3+/Fe2+ & Ce4+/Ce3+)

complex

Fe3+ + e- ⇌ Fe2+, Ce4+ + e- ⇌ Ce3+, todo 0.1M, 25°C.

E° Cátodo (V): 1.61 V

E° Ánodo (V): 0.77 V

n: 1

Productos [C]: 0.1,0.1 mol/L

Reactivos [C]: 0.1,0.1 mol/L

Coef. Productos: 1,1

Coef. Reactivos: 1,1

Temp (K): 298 K

Otros Títulos
Entendiendo la FEM de Celda Electroquímica: Una Guía Completa
Domina la ecuación de Nernst, potencial de celda y aplicaciones del mundo real.

¿Qué es la FEM de Celda Electroquímica?

  • Definición e Importancia
  • Condiciones Estándar vs. No Estándar
  • Rol en Reacciones Redox
La FEM de celda electroquímica (Fuerza Electromotriz) es la máxima diferencia de potencial entre dos electrodos de una celda cuando no fluye corriente. Determina la capacidad de la celda para impulsar una corriente eléctrica a través de un circuito externo.
Potencial de Celda Estándar (E°celda)
El potencial de celda estándar se mide bajo condiciones estándar (1M, 1 atm, 25°C) y se calcula a partir de los potenciales de reducción estándar del cátodo y ánodo.

Celdas Electroquímicas Comunes

  • Celda Daniell: Zn(s) | Zn2+(1M) || Cu2+(1M) | Cu(s)
  • Celda de batería de plomo-ácido

Guía Paso a Paso para Usar la Calculadora

  • Ingresando Potenciales y Concentraciones
  • Configurando Número de Electrones y Temperatura
  • Interpretando Resultados
Cómo Ingresar Datos
Comienza ingresando los potenciales de reducción estándar para el cátodo y ánodo. Especifica el número de electrones transferidos e ingresa las concentraciones y coeficientes para todos los productos y reactivos.
Calculando FEM
La calculadora usa la ecuación de Nernst para calcular la FEM de la celda, considerando concentraciones no estándar y temperatura si se proporcionan.

Ejemplos Paso a Paso

  • Entrada: E°(Cu2+/Cu) = 0.34 V, E°(Zn2+/Zn) = -0.76 V, n = 2, todas las concentraciones 1M, T = 298K
  • Entrada: E°(Fe3+/Fe2+) = 0.77 V, E°(Ce4+/Ce3+) = 1.61 V, n = 1, todas las concentraciones 0.1M

Aplicaciones del Mundo Real de los Cálculos de FEM de Celda

  • Diseño de Baterías y Celdas de Combustible
  • Análisis de Corrosión
  • Electrólisis Industrial
Los cálculos de FEM de celda son esenciales en el diseño de baterías, celdas de combustible y comprensión de procesos de corrosión. Ayudan a predecir el voltaje de la celda bajo varias condiciones y optimizar el rendimiento.
Prediciendo el Rendimiento de Baterías
Ajustando concentraciones y temperatura, puedes estimar cómo una batería funcionará en escenarios del mundo real.

Usos Industriales y de Investigación

  • Predicción de voltaje de batería de iones de litio
  • Estimación de tasa de corrosión

Conceptos Erróneos Comunes y Métodos Correctos

  • Malinterpretando Potenciales Estándar
  • Ignorando Efectos de Concentración
  • Dependencia de Temperatura
Evitando Errores de Cálculo
Siempre usa potenciales de reducción (no oxidación) y asegúrate de que todas las concentraciones y coeficientes estén correctamente emparejados. Recuerda, la temperatura puede afectar significativamente la FEM.
Mejores Prácticas
Verifica dos veces todos los valores de entrada y unidades. Usa la calculadora para comparar condiciones estándar y no estándar para una comprensión más profunda.

Errores a Evitar

  • Confundir roles de ánodo/cátodo
  • Olvidar convertir °C a K

Derivación Matemática y Ejemplos

  • Ecuación de Nernst Explicada
  • Calculando Q (Cociente de Reacción)
  • Ejemplos de Cálculos Trabajados
Ecuación de Nernst
Ecelda = E°celda - (0.0592/n) log(Q) a 25°C, o Ecelda = E°celda - (RT/nF) ln(Q) para cualquier T. Q se calcula a partir de concentraciones y coeficientes.
Cálculo de Ejemplo
Para una celda Daniell con [Cu2+] = 0.01M, [Zn2+] = 1.0M, n = 2: Q = [Cu2+]/[Zn2+] = 0.01/1.0 = 0.01. Ecelda = 1.10 - (0.0592/2) * log(0.01) = 1.16 V.

Ejemplos Matemáticos

  • Celda Daniell con concentraciones no estándar
  • Efecto de temperatura en FEM