Cálculo del potencial para disoluciones que contienen diferentes concentraciones del par conjugado Fe3+/ Fe2+

Ejemplo recuperado del libro Equilibrios en disolución en química analítica. Teoría, ejemplos y ejercicios de Rebeca Sandoval.

El objetivo de este ejercicio es plantear la función para el cálculo y el gráfico del potencial para disoluciones que contienen diferentes concentraciones del par conjugado Fe3+/Fe2+. Para resolver este problema primero habremos de buscar en la bibliografía a la o las reacciones de óxido-reducción involucradas, según la tabla de potenciales estándar de reducción que se encuentra en el AMyD de la facultad la reacción y su potencial al equilibrio es:

$${\text{Fe}}^{3+}+e^{-}\rightleftharpoons {\text{Fe}}^{2+}\rightarrow E^{o}=+0.771V$$

Donde:

• n = 1, o sea que sólo se intercambia un sólo electrón e^-
• E^o = +0.771 V esto es el potencial estándar de reducción para el par redox
• Fe³⁺ es el agente oxidante
• Fe²⁺ es el agente reductor
• Nótese que la estequiometría Fe³⁺:Fe²⁺ es 1:1

Para el cálculo del potencial haremos uso de la ecuación de Nernst la cual es función de la relación o cociente entre las concentraciones de los agentes oxidante y reductor a lo cual denominaremos como la variable x y esta la graficaremos en el intervalo $0.3\leq x\leq 100$.

$$E=+0.771+{\frac {0.0592}{1}}\log _{10}{\frac {[{\text{Fe}}^{3+}]}{[{\text{Fe}}^{2+}]}}=+0.771+0.0592\log _{10}{x}$$

El gráfico en cuestión es el siguiente: