UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA INGENIERIA INDUSTRIAL
ELECTROQUÍMICA ELECTROQUÍMICA #11 #11
Autor: Gonzales Ronald Christian Docente: Ing.Javier Bernardo López As!n"tur": Lab. De Fisicoqu!ica F isicoqu!ica or"ro:
"ueves #$%&&'#(%#)
Gru$o: C
COCA%AM%A & %OLIVIA
PRACTICA #11 ELECTROQUIMICA
1. Objetivo especifico genera. Determinar el Número de Avogadro mediante el voltímetro de Hoffman.
!. "n$a%ento te&rico Intro$cci&n
La energía eléctrica es una de las formas de energía de mayor importancia práctica para la vida contemporánea. Un día sin energía eléctrica, ya sea por fallas de la compaía !ue suministra la lu" o por falta de #aterías, es inconce#i#le en nuestra sociedad tecnol$gica. %l área de la !uímica !ue estudia la conversi$n entre la energía eléctrica y la energía !uímica es la electro!uímica. Los procesos electro!uímicos son reacciones redo& en donde la energía li#erada por una reacci$n espontánea se transforma en electricidad, o la electricidad se utili"a para inducir una reacci$n !uímica no espontánea. A este último proceso se le conoce como electr$lisis. Eectro'(%ica es una rama de la !uímica !ue estudia la transformaci$n entre la energía eléctrica y la energía !uímica. %n otras pala#ras, las reacciones !uímicas !ue se dan en la interfase de un conductor eléctrico 'llamado electrodo, !ue puede ser un metal o un semiconductor ( y un conductor i$nico 'el electrolito( pudiendo ser una disoluci$n y en algunos casos especiales, un s$lido.
)i una reacci$n !uímica es conducida mediante un volta*e aplicado e&ternamente, se +ace referencia a una electr$lisis, en cam#io, si el volta*e o caída de potencial eléctrico, es creado como consecuencia de la reacci$n !uímica , se conoce como un "acumulador de energía eléctrica" , tam#ién llamado #atería o celda galvánica. Las reacciones !uímicas donde se produce una transferencia de electrones entre moléculas se conocen como reacciones retos, y su importancia en la electro!uímica es vital, pues mediante este tipo de reacciones se llevan a ca#o los procesos !ue generan electricidad o en caso contrario, es producido como consecuencia de ella. %n general, la electro!uímica se encarga de estudiar las situaciones donde se dan reacciones de o&idaci$n y reducci$n encontrándose separadas, físicamente o temporalmente, se encuentran en un entorno conectado a un circuito eléctrico. %sto último es motivo de estudio de la !uímica analítica, en una su#disciplina conocida como análisis potenciométrico.
Pia )otaica Una -ila uímica
Una pila voltaica en*ae"a el tra#a*o eléctrico de una reacci$n !uímica espontánea para puente un foco. Las fa*as de co#re y "inc actúan como electrodos y el puente de sal 'en este caso cloruro de potasio( permite fluir a los electrones entre las cu#etas sin permitir la me"cla de las soluciones. /uando el circuito !ue une los dos sistemas se completa 'como se muestra en el lado derec+o(, la reacci$n genera corriente eléctrica. Note !ue el metal de la fa*a de "inc se agota 'o&idaci$n( y la fa*a aparece consumida. La fa*a de co#re se construye mientras los electrones adicionales reaccionan con la soluci$n de sulfato de co#re para producir metal adicional 'reducci$n(. 0eempla"ar el foco con una pila de#erá regresar la reacci$n, creando una celda electrolítica. La mayoría de los compuestos !uímicos inorgánicos y algunos orgánicos, cuando están en un estado fundido o cuando se disuelven en agua u otros lí!uidos, se ioni"an1 lo cual es, !ue sus moléculas son disociadas en componentes positiva y negativamente cargados, lo cual tiene la propiedad de conducir una corriente eléctrica. )i un par de electrodos se ponen en una soluci$n de un electrolito, o un compuesto ioni"a#le, y una fuente de corriente directa se conecta entre ellos, los iones positivos en la soluci$n se mueven +acia el electrodo negativo y los iones negativos +acia los positivos. -ara alcan"ar los electrodos, los iones pueden ganar o perder electrones y se transforman en moléculas o átomos neutros, la naturale"a de las reacciones de un electrodo dependen de la diferencia potencial, o el volta*e, aplicado. La acci$n de una corriente so#re un electrolito puede entenderse por medio de un e*emplo simple. )i el sulfato de co#re de sal se disuelve en la agua, se disocia en iones positivos de co#re e iones negativos de sulfato. /uando una diferencia potencial se aplica a los electrodos, los iones de co#re se mueven al electrodo negativo, se descargan y se depositan so#re el electrodo como un co#re metálico. Los iones de sulfato, cuando se descargan en el electrodo positivo, son inesta#les y com#inados con el agua de la soluci$n para formar ácido sulfúrico y o&ígeno. La tal descomposici$n ocasionada por una corriente eléctrica se llama el eectr&isis. %n todos los casos, la cantidad de material evoluciona#a en cada electrodo cuando la corriente se pasa mediante un electrolito sigue una ley descu#ierta por el físico y !uímico 2ritánico 3iguel 4araday. %sta ley afirma !ue la cantidad de material transformada en cada electrodo es proporcional a la cantidad de electricidad transferida mediante el electrolito1 y !ue el peso de los elementos transformados es proporcional a los pesos e!uivalentes de los elementos, !ue es, a los pesos at$micos de los elementos divididos por sus valencias. 5odos los cam#ios !uímicos involucran un reagrupamiento o rea*uste de los electrones en las sustancias reaccionantes1 de a!uí en adelante todos los cam#ios pueden denominarse como eléctricos por su comportamiento. -ara producir una corriente eléctrica desde una reacci$n !uímica, es necesario para tener una sustancia reduci#le, !ue es, una sustancia !ue puede ganar electrones fácilmente1 y una sustancia o&ida#le, una !ue pueda ceder electrones fácilmente. Una reacci$n de este tipo puede entenderse desde la operaci$n de un tipo simple de
celda electro!uímica, o pila. )i una varilla de "inc se pone en una soluci$n diluida de ácido sulfúrico, el "inc, !ue se o&ida fácilmente, perderá electrones, y los iones positivos de "inc se li#erarán en la soluci$n. Los electrones li#res permanecen en la varilla de "inc. )i la varilla se conecta mediante un conductor a un electrodo metal 6 inerte !ue se pone en la soluci$n ácida sulfúrica, los electrones fluirán alrededor de este circuito en la soluci$n, donde ellos se tomarán arri#a por los iones positivos de +idr$geno del ácido diluido. La com#inaci$n de los electrones y los iones produce el gas de +idr$geno, !ue aparece como #ur#u*as so#re la superficie del electrodo. La reacci$n de la varilla de "inc y ácido sulfúrico produce una corriente en el circuito e&terno. Una pila electro!uímica de este tipo es conocida como una pila primaria, o pila voltaica. %n el acumulador o pila de almacena*e, usualmente conocido como una celda secundaria, la energía eléctrica alimenta a la célula desde la fuente e&terna y Almacenada dentro de en forma de la energía !uímica. La reacci$n !uímica de una celda secundaria es reversi#le, procediendo en una de direcci$n cuando la célula esta siendo cargada, y en la direcci$n opuesta esta siendo descargada. -or!ue la reacci$n es de este tipo, una celda secundaria puede despedirse una ve" y otra.
*. Materiaes + Reactivos Materiaes., 7oltímetro de Hoffman • %lectrodos • 4uente de corriente • /ron$metro • Reactivos., Hidr$geno • 8&ígeno •
-. esarroo e/peri%enta 7erter una soluci$n de ácido sulfúrico dentro del voltímetro de Hoffmann. /onectar los electrodos a la fuente de corriente. -asar corriente, durante un tiempo determinando 'medido en un cron$metro(, de manera de producir la electr$lisis de la soluci$n. Leer el volumen de +idr$geno y o&ígeno producidos1 apagar la fuente de corriente. Anotar los siguientes datos 7olumen de +idr$geno o#tenido 7olumen de o&ígeno o#tenido 5iempo de producci$n de +idr$geno y o&ígeno -resi$n atmosférica 5emperatura am#iente
5omando como dato el volumen de +idr$geno 'o del o&ígeno(, se puede calcular el Número de Avogadro de acuerdo a 9( /álculo del volumen de +idr$geno en condiciones normales '7H:/N(
VH :CN
=
P 9 ; V 9 ; T CN T 9; P CN
Donde -9< presi$n atmosférica 59 < 5emperatura am#iente 79 < 7olumen de +idr$geno o#tenido :( /álculo de la intensidad de corriente '=H:( I H :
Donde
=
VH :CN ; Eq ; F VM ; tH :
%! < e!uivalente de +idr$geno 4 < /onstante de 4araday '>?@> coulom#sBe!uivalente( 73 < 7olumen 3olar tH:< 5iempo de producci$n de +idr$geno
( /álculo del número de moles de +idr$geno 'nH:( n H :
=
I H : ; tH : Eq ; F
@( /álculo de la carga total '( Q
=
I H : ; tH :
C( /álculo de número de electrones 'e( !ue pas$ por el aparato De
=
Q B C e
Donde /e < /arga del electr$n ?( /álculo del número de Avogadro 'N.A.( N . A.
Donde N eq
=
Eq ; n H :
=
D e B N eq
0. Es'e%a $e e'ipos
Ccos + resta$os Datos 65u#o de +idrogeno Hf <9EFcmG DFcmG 6tu#o de H:8 delgado H<@.FcmG D<9FcmG 6tu#o de o&igeno H<9.CFcmG V
=
::.@Fl B
mol G
-atmJ
V 9
π =
@
:
; '9.>cm( ;9EFcmG
V H :
−
C . N
V H :
−
C . N
V H :
−
C . N
=
=
A
:K.ACAFcm G
P 9 ;V 9 ; T C . N T 9 ; P C . N E.HAC? ; :K.ACA; :>K
=
:>H ;9 =
A
:E.>:?Fcm G
6AH80A /AL/ULA38) '= Hc( I H :
=
I H :
=
I H :
=
V H :.C . N ; Eq ; F Vm ; t H : :E.>:? ; : ; >?.@>A ::.@: ; 99? 9.CCAF AG
6/AL/UL8 D%L D% N8L%) D% H=D08%N8 n H :
=
n H :
=
n H :
=
I H : ; t H : Eq ; F 9.CCA ; 99? : ; >?.@>A E.>>AF mol G
6/AL/UL8 D% LA /A0A 585AL <=H:;tH: <9.CC;99? <9KE.9@?F/G
6/AL/UL8 D%L D% %L%/508N%) U% -A)A -80 %L A-A0A58 Q
De
=
De
=
De
=
Ce 9EK.9@? 9.? ; 9E
9>
−
?.H? ; 9E
:E
6/AL/UL8 D%L D% A78AD08'N.A( De
N.A< N
eq
Ne!<%!;nH: Ne!<:;E.> Ne!<9.K?? N.A<
?.H? ; 9E
:E =
9.K??
?.EA: ; 9E
:A
?.E:A ; 9E :A
E M
=
E M
=
−
?.EA: ; 9E :A
?.E:A ; 9E :A
; 9EE
E.9CM
2. Concsiones + reco%en$aciones .
3ibiograf(a 4ísica universitaria de 3ar O. Pemansy uímica general de Longo %&perimentos de fisico!uimica de )+oemaer Q arland 4isico!uimica de /orrales 4isico!uimica de /astellán
