UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN CAMPO 1
LABORATORIO FISICOQUIMICA 4
PROFESOR Guillermo Mar!"e# Morua
REPORTE EXPERIMENTAL Pra$i$a % PROPIEDADES TERMODIN&MICAS TERMODIN&MICAS DE UNA CELDA ELECTROQU'MICA EQUIPO 4 P(re# S)irio Clau*ia U+al*e P(re# Da"iela ,ael ,ael
GRUPO- .//10B
SEMESTRE- .1%0.
O23eio5Determinar experimentalmente el coeficiente de temperatura de la FEM.
Calcular las propiedades termodinámicas de la celda ( ∆H, ∆S y ∆G).
INTRODUCCIONa FEM de una celda electro!u"mica, , depende de la temperatura. # partir de $ariaci%n de la con &, (' ' ) , siendo este parámetro el coeficiente de temperatura de la celda a presi%n constante. ste será determinado experimentalmente y cuidadosamente con la ecuaci%n !ue resulte de la FEM en funci%n de la temperatura* con este parámetro, la y las ecuaciones correspondientes, se pueden reali+ar los cálculos para la otenci%n de las propiedades termodinámicas de la celda. Con la finalidad de calcular dic-as propiedades se utili+a una celda tipo Daniell, conocida desde /01 y !ue se -a usado ampliamente con determinadas $ariantes de construcci%n. Está formada por un electrodo de +inc, sumer2ido en una disoluci%n de sulfato de +inc y un electrodo de core sumer2ido en una disoluci%n de sulfato de core, amas soluciones están contenidas en recipientes diferentes y son conectadas el3ctricamente con un puente salino.
EQUIPO6 MATERIALES , REACTIVOSMATERIAL EQUIPO
REACTIVOS
Soluciones acuosas
(10 2 Vasos de precipitados de 20 1 Puente salino 1 Matra# a$orado de 100
mL 1
Multímetro digital 1 Parrilla con termóstato
mL c/u):
[CuS!" 1M [%nS!" 1M
mL
1 Cristali#ador para &a'o maría 1 i*a de agua
mina de co&re
1 Piseta
+tanol
1 ,ermómetro digital
-ielo
mina de #inc
DIAGRAMA DE FLU7OP.P++S ,+.M3MCS + 4 C+ ++C,. 46MC impiar per$ectamente las lminas de Cu 7 %n
Construir la celda 7 sumergirla en &a'o de 8ielo
Colocar la celda con el &a'o de 8ielo en la parrilla9 esperar ue la temperatura
.egresar las soluciones sin contaminar $rascos<
TABLA DE RESULTADOS-
Medir la FEM y anotar el resultado
Empezar a calentar lentamente. Medir y anotar la FEM a temperaturas comprendidas en el intervalo de 5 a
T 89C:
FEM 8V :
/
.;<
10
;=
1;
;/
20
;>
./
1;
=
11
=/
1.
4
;4
ANALISIS DE RESULTADOS1< =ra>ue 1! $(D) E 0<0BDF2 G 1;<0D H 21;B<;B .I E 0
12 10 @ potencial electrico
! 2 0 2?;
2@0
2@;
2A0
2A;
B00
B0;
Temperatura (°k
2< +Dprese la J+M de la celda como $unción de la temperatura en la $orma polinomial:
7 determine los Kalores de las constantes
a G<02BLF2
& G1;<01L
< C 21;B<;
B10
B< &tenga para la ecuación anterior la primera 7 la segunda deriKadas de la J+M con respecto a la temperatura< 2
E= A + BT + C T
4teniendo la primera deri$ada5
( ) ( )= ∂
∂T
∂E ∂ T
E =(
∂
2
∂ T
)( A + BT + C T )
B + 2 CT
Sustituyendo los $alores de las constantes, podemos otener la primera deri$ada en funci%n de la temperatura5
( )=(− ∂E ∂ T
15.061
) +( 4307 )T
4teniendo la se2unda deri$ada5
( ) =( )( + ( )= ( )= ∂
2
2
∂T
E
∂
2
2
∂T
B
)
2 CT
2
∂ E
2
∂ T
2 C
2
∂ E
2
4307
∂ T
!< -aga los clculos necesarios 7 llene la ta&la de resultados eDperimentales<
!olumna"
!olumna#
Temperatur a
potencial(V)
!olumna$
!olumna4
!olumna5
!olumna%
=
-
S
∂E
#&'."5
.;<
GA;22;2!2
#'$."5
;=
121A;11
#''."5
;/
12!10!
#0."5
;>
12!A0
#$."5
1
122;@1
$0$."5
11
1B0;;1
$0'."5
1.
1B2?1@ue
1<;+H1B ;B2;;;<@ ;B!@;;@<@ G 1<2?0@+H1 2 G 1<2AB2+H1 2 G 1
;!@!B@@A<; ;!!0021<@ ;;@12B!A
)* vs T 2<00+H1B
1<;0+H1B
1<00+H1B
=
;<00+H12
0<00+H00 2?;
2@0
2@;
2A0
2A;
B00
B0;
B10
G;<00+H12
< Calcule con sus datos eDperimentales en condiciones estndar 7 compare con los calculados teóricamente< Sacar el porcenta*e de error< A 25 ℃
&emperatura
, los $alores experimentales son5 potencial(6)
7G
7H
7S
.9/9>E?0
8/019000<91
:<:0>1;./
∂E
89/.:
;<:
= ;0;98::/
Calculo de valores teóricos: 0
−¿ → Z n E =−0.762 v ¿ 2+¿+ 2 e Ánodo Zn
¿
0
−¿ →CuE =0.339 v ¿ 2 +¿+ 2 e CátodoCu
E
0
celda
= E
0
cátodo
¿
− E
0
= 0.339 v −(−0.762 v )=1.101 v
ánodo
∆ G=−( 2 ) ( 96486 ) ( 1.101 v )=−212462.172 J / mol ∆ H = ( 2 ) ( 96486 ) ( ( 298.15 )( 7.5∗10
−4
−4
∆ S =( 2 ) ( 96486 ) ( 7.5∗10
)−( 1.101 V ) ) =169311.220 J / mol
)=−144.729
J mol K
?< iscuta ampliamente si la siguiente a>rmación concuerda con el concepto de reKersi&ilidad termodinmica: N4na celda electrouímica produce una J+M aOn cuando se le suministre corriente<
a aplicación del estudio de la termodinmica en las pilas galKnicas se precisa una celda de proceso reKersi&le9 en la celda de aniell cuando la corriente Ka en sentido del nodo al ctodo esta $unciona como una pila galKnica en la ue %n pasa a la disolución como %n2H en el electrodo de %n 7 el Cu2 genera un deposito como co&re metlico en el electrodo de co&re9 cuando una $em eDterna se aplica a una celda el sentido de la corriente es inKersa9 entonces nuestra celda tendr la $unción de una celda electrolítica ocurriendo la reKersi&ilidad con el %n 7 el Cu Para aplicar la termodinmica a las pilas galKnicas9 se reuiere ue la celda sea reKersi&le< pesar de esto9 la celda aniell no es reKersi&le9 la reKersi&ilidad surge en la unión líuida (inter$ase entre dos soluciones de electrolitos misci&les)< Cuando la celda aniell $unciona como una celda galKnica los iones %n2H se introducen en la disolución 7 cuando se le aplica una J+M los iones Cu2H se introducen en la disolución pero am&os procesos no son reKersi&les entre sí si eDiste una unión líuida< Para ue 8a7a reKersi&ilidad en un electrodo de&en estar presentes en Qste cantidades signi>catiKas de todos los reactiKos 7 productos de la semirreacción ue se dan en Ql<
@< e sus conclusiones del eDperimento a medición de nuestra Jem mediante crecía la temperatura no $ue precisa ni correcta 7a ue de&ería tener un comportamiento esta&le en un cierto punto 7 no tener cam&ios &ruscos por eso nuestros clculos no tienen parecido al reportado en la literatura< +galde ,-rez aniela /ael
as propiedades termodinmicas $ueron calculadas a partir de datos eDperimentales9 aunue no $ueron parecidos se o&serKó ue la celda electrouímica no puede ser reKersi&le en cam&io una celda electrolítica puede serlo al suministrarle energía o corriente . ,-rez pirito !laudia
BIBLIOGRAFIAGilert @ Castellan fisico!u"mica 8ed Mc GraA Hill
