Construcción de Unas Celdas Galvánica

CONSTRUCCIÓN DE UNAS CELDAS GALVÁNICA Resumen

En la experiencia se detalla el funcina!ient de las celdas electr"u#!icas para $enerar electricidad% se cnstru&e una celda $al'(nica c!puesta de electrds de c)r c)ree & alu! alu!in ini i%% cn cn slu sluci cin nes es elect electr rl#l#titica cass de CuSO CuSO* &  AlSO* respecti'a!ente+ Ls principis en "ue se )asan este prcedi!ients es !ediante una reacci,n reacci,n redx% redx% en en la "ue curre curre la xidaci,n xidaci,n de alu!ini alu!ini & la reducci, reducci,nn de c)re "ue se lle'a lle'a a ca) si!ult(nea! si!ult(nea!ente ente per en recipientes recipientes separads separads cn la trans transfe fere renci nciaa de elect electr rne ness a tra' tra'-s -s de un ala! ala!)r )ree cndu cnduct ctr r exte extern rn de dell electrd de alu!ini al de c)re+ Cnsecuti'a!ente se !ide cn a&uda de un 'lt#!etr la diferencia de 'lta.e de la celda de referencia cnstruida & de la celda pr)le!a para deter!inar la cncentraci,n de c)re+ /ala)ras cla'es0 celda% electrd% xidaci,n% reducci,n Introducción

Ls prc Ls prces ess s elect electr r"u "u#! #!ic ics s sn sn reacc reacci ine ness red redxx en las las cual cuales es la ener en er$# $#aa li)er li)erada ada p prr un unaa reac reacci ci,n ,n espnt(nea se cn'ierte en electricidad  la ener$#a el-ctrica se apr'ec1a para pr'car una reacci,n reacci,n "u#!ica n espnt(nea+ espnt(nea+ Las reaccines redx sn a"uellas en las "ue se transfieren electrnes de una sustancia a tra+ Una celda electr"u#!ica es un dispsiti' para $ener $e nerar ar elect electririci cida dadd !edi !ediant antee un unaa reacci,n redx% ta!)i-n se cnce c! celda $al'(nica  'lt(ica+ Las celda Las celdass elec electr tr"u "u#! #!ic icas as tiene tienenn ds electrds0 El Ánd & el C(td+ El (nd se define c! el electrd en el "ue se lle'a a ca) la xidaci,n & el c(td dnde se efect2a la reducci,n+ Ls electrds pueden ser  de cual cual"u "uie ierr !ate !ateririal al "u "uee sea sea un cnduct cn ductr r el-ctr el-ctric% ic% c! c! !etale !etales% s% se!ic se!icn ndu duct ctr res+ es+ Ta!)i a!)i-n -n se usa usa !uc1 el $rafit de)id a su cnducti'ida cnducti'idadd & a su )a. cst+ /ara c!pl c!plet etar ar el circ circui uit t el-ct el-ctriric c%% las las

disluc dislucin ines es se cn cnect ectan an !edian !ediante te un cnductr pr el "ue pasan ls catines & anines% cncid c! puente de sal+ Ls catines disuelts se !ue' !ue'en en 1ac acia ia el C(t C(td d & ls anines 1acia el Ánd+ La crriente el-ct el-ctririca ca flu&e flu&e del (n (nd d al c(t c(td d pr" p r"ue ue ex exis istte un unaa dif diferen erenci ciaa de pte p tenc nciial el-c el-cttric ric en entr tree a!) a!)s electr electrli lits ts++ Esa difere diferenci nciaa se !ide !ide cn la a&uda de un 'lt#!etr & es cncida c! el 'lta.e de la celda+ Ta!)i-n se den!ina fuer3a elec electtr!t !trri3 4fe!5 e!5  )ien )ien c c! ! ptencial de celda+ La Ecuaci,n de Nernst es una rela relaci ci,n ,n cuan cuantitita tatiti'a 'a "u "uee pe per! r!ititee calcular la fuer3a electr!tri3 de una celda electr"u#!ica para cncentracines de ls ines distintas de la unidad+Esta ecuaci,n% "ue se deduce pr ra3na!ients ter! ter!d din in(! (!ic ics s%% se escr escri) i)ee en la fr!a0

MATERIALES Y REACTIVOS

dnde E6 es la fuer3a electr!tri3  ptencial nr!al de la crrespndiente pila 4"ue se )tiene a partir de ls ptenciales nr!ales de ls electrds5% n es el n2!er de electrnes transferids & 7 es el cciente de reacci,n+ Este cciente es el prduct de las cncentracines de las especies acti'as del se$und !ie!)r de la reacci,n "u#!ica de xidaci,n8reducci,n% ele'adas a sus respecti's ceficientes este"ui!-trics 4ceficientes "ue preceden a las f,r!ulas en la ecuaci,n "u#!ica i$ualada5% & su den!inadr es el prduct an(l$ de las cncentracines de ls reacti's+Cuand la reacci,n "ue tiene lu$ar en una pila alcan3a el estad de e"uili)ri% la fuer3a electr!tri3 de la pila se 1ace cer% el cciente de reacci,n cincide cn la cnstante de e"uili)ri% & la ecuaci,n de Nernst es entnces0

La expresi,n "ue per!ite calcular la cnstante de e"uili)ri a partir de la fuer3a electr!tri3 nr!al+

           

.

9 Vlt#!etr  : Ca)le de cnducci,n% 9 L(!ina de alu!ini% 9 L(!ina de c)re%   ; 'ass de precipitad :<6!% 9 a$itadr de 'idri% 9 Vidri de rel.% 9 Esp(tula% 9 tu) de 'idri del$ad ;6c! de lar$% ; !atraces de 966! 966 !l de sluci,n  Al:4SO*5; 966 !l de slucin CuSO*

de

de de de

SECCIÓN EXPERIMENTAL

Se prepararn Slucines de CuSO* <=:O & Al:4SO*5;6+6:>% & se adicinarn 966!l de a!)as slucines en : ?eac@er   respecti'a!ente & se clc un puente salin entre a!)as slucines% & psterir!ente se clcarn ls electrds en las slucines patr,n de Cu & Al% & pr  ulti! se re$istrarn las lecturas su!inistradas pr el 'lti!etr

/tencial !edid cn la !uestra pr)le!a de Cu:B 0#$0V

RESULTADOS Y ANALISIS

Calculo de la concentración desconocida

Ecelda exper  Ec(td  E(nd  0#$0V  Al

¿ −¿

−¿ → Cu(

s)

¿

Fig. 1. Celda electroquímica galvanica con un puente salino

 AlAl:4SO*5; 46+6:>5 CuSO* 46+6:>5 Cu Los potenciales estandar

2 +¿+ 2 e

Cu

¿

2 +¿ → Cu( s) 2  Al (s )+ 3 Cu

¿

+ 2  Al 3+¿

3¿ 2¿

 E ° Al =−1,66 V 

¿ ¿ ¿

 E ° Cu=0,337 V 

Las se!ireaccines sn0  Ánd0 Al;B B ;e8  Al4s5

Cu

C(td0 Cu:B B :e8 Cu4s5

¿

 Al ¿ ¿ ¿ ¿ ¿

 Aplicand la ecuaci,n de Nernst a cada reacci,n  ECu=0.337−

0.0592 1 log 2 0.02 = 0.287 V

 E Al =−1.662 −

0.0592 1 log = 3 0.02 -1.6

 Ecelda= E ° celda

0,0592 n

log ¿

Cu ¿

V !ntonces el potencial de celda es"

0,02 ¿ ¿ ¿ ¿

Ecelda  Ec(td  E(nd 0,34 =0,30

Ecelda  6+:F  48 9+H5 Ecelda Teric  9+HV Ecelda Experi!ental  6+;6 V %E =

Vteorico −V  exp Vteorico

×100 =82

2

 0,0592 log ¿ 6

Cu

¿ ¿ ¿ −3 0,04 =9,86∗10 log ¿ !l

comparado

Cu

−9 , 86∗10

−3

=log ¿

en

el

in/u+en los actores de medici%n# mala

Conclusión

−4,05 =log ¿ Cu

La celda galvnica esta (asada en la oidaci%n - reducci%n donde se produce un cam(io en los n3meros de oidaci%n de las

¿ ¿ ¿

sustancias. Los electrones ,enen que /uir

−4,05

por el circuito eterno desde el electrodo

=¿

Cu

¿ 3 2 +¿¿ ¿ (¿¿−4,05 )( 4∗10−4 )=¿ ¿ ⇒

Cu ¿

resulta la celda. La dierencia de potencial varía con la concentraci%n# es decir mientras ms diluida es

la

soluci%n#

el

potencial

decrecer

soluci%n es proporcional a la can,dad de electricidad que esta pasando

2 +¿ ¿ ¿ ¿¿

Cu ¿ 2 +¿ ¿ ¿

veri4ca en el electrodo posi,vo. 5l sumar las reacciones de oidaci%n + de reducci%n

La masa desprendida en un electrodo de una 3



nega,vo al posi,vo. !n el electrodo nega,vo ,ene lugar la oidaci%n + la reducci%n se

10

3

o(tenido

montaes

¿ ¿ ¿

√ 4,485

el

&1.8V'

preparaci%n de las soluciones + allas en los

Cu

10

con

calculado

puede ser de(ido a errores come,dos a la *ora de medir el voltae de la celda# tam(in

0,04

⇒

te%rico

procedimiento &0#$) v' es muc*o ma+or# esto

¿ ¿ ¿

⇒

potencial

Cu ¿ 2 +¿ ¿ ¿

Bibliografa

(1) SKOOG, Douglas A. Química analítica. 7ª edición. McGa! " #ill. M$%ico.

Discusi,n C! &a se 1a estudiad% las celdas $al'(nicas sn dispsiti's capaces de transfr!ar la ener$#a "u#!ica en ener$#a el-ctrica+ En la experiencia anterir fue psi)le encender un LED% usand li!nes 4citrus aurantifolia5 "ue aprtarn una sluci,n electrl#tica% placas de Cinc 4n5 & C)re 4Cu5 "ue actua)an c! electrds "ue cnecta)an ls li!nes & ca)les "ue cnduc#an la crriente del circuit% cnfr!and de esta fr!a un !del de celda $al'(nica+ El us de li!nes en la experiencia se de)e a "ue esta fruta cntiene $randes cantidades de (cid c#tric 4*H% $JL5% (cid asc,r)ic 4<69% !$JL5 & !uc1s trs ines 4)uscar ines5 "ue en cn.unt fr!an una $ran sluci,n electrl#tica+  A7UK DE?E VENIR UNA OTO DEL MIRCUITO CON LOM MINCO LI>ONEM  SI ES /OSI?LE CON EL LE? ENMENDIDO  /UEMM O?VIMM CON SU REMM/ECTIVA NU>ERAMION NENES En ls pri!ers cuatr ensa&s n fue psi)le encender el LED de)id a "ue el 'lta.e su!inistrad pr ls li!nes 4celda5 n fue suficiente% a pesar de estar  cnectads en serie+ Sin e!)ar$% al cnectar cinc li!nes se $ener, un 'lta.e suficiente para encender el LED+ Este 1ec1 est( funda!entad en el principi de "ue al cnectar 'arias fuentes de 'lta.e 4li!nes5 en serie el 'lta.e ttal ser( la su!a de ls 'lta.es de cada fuente+9P Tda celda $al'(nica% ade!(s de una sluci,n electrl#tica% ta!)i-n cnsta de ds electrds & un cnductr "ue 1ace psi)le el flu. de crriente+ En el experi!ent anterir% las l(!inas de 3inc actuarn c! (nds & las placas de c)re c! c(tds+ Las reaccines "ue se diern en la interface electrd8sluci,n sn0 Oxidaci,n0 n 4s5  n:B B :e 4(nd5 Reducci,n0 : =B B : e  =: 4ac5 4c(td5 Estas reaccines se diern de !anera espnt(nea 4QG  65% c! sucede en una celda $al'(nica+ Dad "ue el ).eti' principal de la pr(ctica fue encender un LED !ediante una celda $al'(nica% n se tu'iern en cuenta ls 'alres de la crriente & el 'lta.e ttal+ Sl se cnci, "ue el LED encend#a al aplicarle un 'lta.e !a&r a ; V+