B
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FACULTAD DE QUÍMICA Y BIOLOGÍAFisicoquímica II Ingeniería en Biotecnología 2014
Determinac in !e ma"nit#!e$ term%!in& mica$ '%r me!i!a$ !e (em)
Vierne$* +, !e $e'tiem-re !e .+/0
Laborator io 5
Inte"rante$1 2imena C%rt3$ Hi!a4"%) R#t1/5)/6+)7558+ Cami4a Lei9a Sa-a!ini) R#t1/5),::)7+,8+ Pr%(e$%r1 E!#ar!% Pin%)
B
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FACULTAD DE QUÍMICA Y BIOLOGÍAFisicoquímica II Ingeniería en Biotecnología 2014
Introducción
A través de celdas electroquímicas reversibles es posible obtener magnitudes termodinámicas. stas celdas electroquímicas están !ormadas por dos "onas separadas llamadas semiceldas en las que se producen reacciones de o#idaci$n % reducci$n. &ada una de estas semiceldas está constituida por un electrodo sumergido en una disoluci$n % conectados por un cable metálico % un voltímetro. n el electrodo que ocurre el !en$meno reducci$n recibe el nombre cátodo' % en el que ocurre la o#idaci$n recibe el nombre de ánodo. (as dos disoluciones están unidas por un puente salino que permiten el paso de los iones de una semicelda a otro sin que ambas soluciones se me"clen demasiado rápido. n este tipo de celdas' el sistema tiende a reali"ar un traba)o eléctrico debido a la trans!erencia de electrones' que se lleva a cabo en las reacciones de reducci$n* o#idaci$n que en ellas se producen espontáneamente. l potencial de la celda o !uer"a electromotri" +F,-' se puede medir mediante el voltímetro que se encuentra en el circuito. sta !uer"a electromotri" mide la di!erencia de potencial entre los dos electrodos. l valor de esta !uer"a está relacionado con el cambio de energía de ibbs para la reacci$n de la celda mediante la e#presi$n/ ∆
*nF +1-
onde es la !uer"a electromotri" de la pila a una temperatura ' n el n3mero de electrones trans!eridos en la reacci$n % F la constante de Farada%. A partir de la variaci$n de la F, con la temperatura se obtiene la variaci$n de entropía aciendo uso de la ecuaci$n/
( ) ( )
∆ S =−
∂∆G ∂T
= nF
∂E
∂T
5na ve" conocidas 6 % 67/ ∆ H = ∆ G + T ∆ S
B
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FACULTAD DE QUÍMICA Y BIOLOGÍAFisicoquímica II Ingeniería en Biotecnología 2014
n esta e#periencia se utili"ará una pila "inc*cobre' representada de la siguiente !orma/
squema de la pila de aniell/
•
n electrodo i"quierdo/
8n+s- 9 8n2: +aq-:2e*+8n-; •
n el circuito e#terno/
2e*+8n- 92e*+&u-; •
n el electrodo dereco;
&u2:+aq-:2e*+&u- 9&u+s-.
(a trans!ormaci$n global es la suma de estos cambios/ 8n+s- :&u2:+aq- 9 8n 2:+aq-: &u+ssta reacci$n química es la reacci$n de la celda .l 6 para esta reacci$n es/ C Zn 2
+¿
C Cu2
+¿
¿ Δ G = Δ G ° + RT ln ¿
B
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FACULTAD DE QUÍMICA Y BIOLOGÍAFisicoquímica II Ingeniería en Biotecnología 2014
Materiales • • • • • • • • •
4. =oluci$n concentrada de &u=> 4. &eldas.
Reactivos • •
•
(áminas de 8inc +8n- % &obre +&u=oluci$n diluida de =ul!ato de 8inc/ Formula molecular/ 8n=> 4. 4.
B
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FACULTAD DE QUÍMICA Y BIOLOGÍAFisicoquímica II Ingeniería en Biotecnología 2014
Metodología
n este laboratorio se determinaron los parámetros termodinámicos por medidas de la !uer"a electromotri" de una pila de aniel' primero se li)an las láminas de 8inc % &obre para eliminar impure"as luego se conectan al potenci$metro % se sumergen en cada vaso precipitado de 8n=> 4 % &u=> 4' luego se mide el volta)e en los medios a distintas temperaturas @C' 1KC' 2@C'C % @0C. Diseño experimental Temperatura (°C) !$ % ' #
Fem (volts) !"!# !"#$ !"#& !"#&! !"#
Temperatura v/s fem /)// /)/ /)+; /)+5 Fem (volt)
/)+6 /)+7 /)+, /)+0
,
/5
., Temperatura °C
!ectuando un a)uste polin$mico obtenemos la ecuaci$n/
:7
,+
B
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FACULTAD DE QUÍMICA Y BIOLOGÍAFisicoquímica II Ingeniería en Biotecnología 2014
2
Y =0,0026 x −0,0246 x + 1,126
&on L2 0'JKE1 n nuestro caso/ M !uer"a electromotri" N t temperatura 5tili"ando la ecuaci$n ∆ *nF podemos calcular la energía libre de ibbs obteniendo/ onde es la !em de la pila a la temperatura % F la constante de Farada%+J@00coulombGmol-
Resultados Conclusión i*liogra+ía
