Practica-11.-Electroquímica.docx

Índice Objetivo……………………………………………...………………………………….

3

Marco Teórico………………………………………………………… eórico…………………………………………………………………………. ……………….

3

Material y equipo utilizado………………… utilizado………………………...…………………… ……...………………………………… ……………

4

Procedimiento………………………………………………………………………….

4

Tabla Tabla de datos experimentales……… experimentales…………………………………………… ……………………………………………… …………



Tabla Tabla de resultados y !r"#icos…………………… !r"#icos………………………………………………………. …………………………………... $

%iscusión de resultados……………… resultados…………………………………………………… ………………………………………………. …………. &

'onclusiones…………………………………………………………………………… &

(iblio!ra#)a……………………………………………………………………………..

*

+p,ndice……………………… +p,ndice…………………………………………………… ……………………………………………………… ………………………….. .. *

%escripción del trabajo de cada miembro…………………… miembro…………………………………………... ……………………... -3

1

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PRACTICA 11 ELECTROQUIMICA. comportamiento de la #uerza electromotriz en #unción de la Objetivo.- +nalizar el comportamiento temperatura para diversas reacciones.

Marco teórico.- na celda electroqu)mica es un dispositivo que puede producir trabajo el,ctrico en el medio exterior. 'ualquier celda electroqu)mica tiene dos electrodos. /i la celda es reversible0 se establece establece en cada uno de los electrodos un equilibrio electroqu)mico. electroqu)mico. 'onociendo los potenciales qu)micos de las especies que toman parte en el equilibrio se puede calcular el potencial el,ctrico de cada electrodo1 potencial electrodico. Teniendo los potenciales electrodicos de los dos electrodos podemos obtener la di#erencia entre ellos0 es decir0 la fem 2#uerza electromotriz de la celda. n cualquier celda0 el que un electrodo en particular act5e como "nodo 2polo ne!ativo0 donde sucede una reacción de oxidación o como c"todo 2polo positivo0 donde sucede la reacción de reducción0 depende de su compa6ero de celda0 lo que puede determinarse determinarse experimentalmente experimentalmente a partir de la medida del potencial de la celda0 adem"s nos permite conocer cu"l de los electrodos es el "nodo y cual el c"todo0 lo que permite escribir el dia!rama de la celda electroqu)mica. 7a electroq electroqu)mi u)mica ca estudia estudia los cambios cambios qu)mico qu)micos s que produce producen n una corrien corriente te el,ctrica y la !eneración de electricidad mediante reacciones qu)micas. s por ello0 que el campo de la electroqu)mica 8a sido dividido en dos !randes secciones. 7a primera de ellas es la lectrólisis0 la cual se re#iere a las reacciones qu)micas que se producen por acción de una corriente el,ctrica. 7a otra sección se re#iere a aquellas reacciones qu)micas que !eneran una corriente el,ctrica0 ,ste proceso se lleva a cabo en una celda o pila !alv"nica.

7eyes de 9araday de la lectrólisis1 Mic8ael 9araday0 #ormuló las leyes de la electrólisis en -&331







sta primera ley0 permite calcular0 la cantidad de electricidad 2en coulambios o #araday para depositar un equivalente !ramo de una sustancia. 7a unidad el,ctrica que se emplea en #)sica es el coulomb 2'. n coulomb se de#ine como la cantidad de car!a que atraviesa un punto determinado cuando se 8ace pasar un ampere 2+ de corriente durante un se!undo.

Material  e!"i#o

Reactivo$

-
CuSO 4 =.>M

'ables de conexión

Zn SO4 =.>M

Pinzas de cocodrilo Tubo de ensaye de -== ml Pipetas 'uba 8idroneum"tica - Parrilla A vasos precipitados de -=== ml

?oja de 'u ?oja de @n ?ielo

Preca"cione$ e%#eri&entale$' • •

•

'onsultar la #orma de utilizar el volt)metro. Bo poner en contacto los bornes de la pila ni los electrodos cuando se realizan las medidas. 7impiar y secar los electrodos una vez utilizados.

Parte e%#eri&ental' A.- P"ente $alino. -.C /e calienta a ebullición -== ml de

K NO 3 =.-M

A.C /e adiciona - !ramo de a!ar D a!ar a!itando constantemente 8asta que se disuelva el a!ar D a!ar. 3.C %ejar en#riar la solución 8asta una temperatura EB9FEOF a = G' para lue!o verterla en los tubos en U0 dejando un espacio de aire en cada extremo y dejar en#riar. 4.C 'olocar tapones de al!odón en los extremos.







A.C %epositar >= ml de

Zn SO4

=.>M en un tubo de ensaye.

3.C 'onectar los caimanes a los electrodos de 'u y @n respectivamente. 4.C 7impiar los electrodos con lija de a!ua. >.C Entroducir los electrodos en sus respectivas soluciones. .C 'onectar los electrodos al volt)metro. $.C 'olocar el puente salino y anotar el voltaje !enerado. /i la lectura resulta ne!ativa0 invierta las conexiones del volt)metro. &.C Fepetir las lecturas del voltaje a di#erentes temperaturas1 3= G'0 4= G '0 -> G' y -= G'0 colocando los electrodos 2tubos de ensaye en ba6o mar)a para calentar suavemente o en 8ielo para en#riar.

C.- Trata&iento Trata&iento de dato$ e%#eri&entale$. -.C Hra#icar el valor de #.e.m de la celda con respecto a la temperatura. A.C Hra#icar el valor de IH de la celda a cada temperatura de trabajo. 3.C %eterminar1 I?0 I/ y 'onstante de equilibrio a A*& J.







Colocar 50ml de

CuSO 4

y

Zn SO4

Preparar el puente salino con agar – agar, colocar en los 2 tubos

en tubos diferentes y calentar a 40 ° C

Introducir las o!as de "n y Cu en sus tubos respecti#os

Tabla Tabla de dato$ e%#eri&entale$ T)*C+

T)*,+

E)+

1

A&3.->

=.=>

1/

A&&.->

=.=$&

$omar $omar lectura del #oltimetro







Tabla Tabla de re$"ltado$  2ra3ica$ %espu,s de realizar los c"lculos correspondientes de la pr"ctica0 se determinaron los si!uientes resultados T ( °

T ( ° K )

ϵ

(Volts )

K

∆ G(

1

A&3.->

=.=>

2.4181 X 10

1/

A&&.->

=.=$&

5.6911 X 10 10

0

3=3.->

=.4A*



3-3.->

=.>*

J ) mol

∆ H (

J ) mol

∆ S(

37

C*4&.>33*

- =3* >*=.4

3 $=>.>*4&

35

C-> =>-.$-3=

- =>A $-4.4

3 $=>.>*A=

2.0592 X 10

22

C&A $&4.4A-

- =4= >>>.4

3 $=>.>>&>

2.6191 X 10

16

C--3 &>A.$=--

- =4 >3&.4

3 $=>.>44$

En esta esta tabl tabla a se muest muestra ra los los resul resulta tado dos s obte obteni nido dos s

a part partir ir de los los cálc cálcul ulos os

Temperatura Vs E 0') 0'( 0'5

f*+ - 0'02+ . 5'4 / - 0'&&

0'4 E (V)

inear *

0'3 0'2 0'1 0 2%0

2%5

J mol∙°K

2&0

2&5

300

305

310

315

T (°K)

En esta grafca se muestra la temperatura contra el E(voltios), de igual manera también se muestra la ecuación que la representa y el coefciente









4i$c"$ion de re$"ltado$ Para #inalizar el curso concluimos con la pr"ctica de electroqu)mica en la cual buscamos analizar el comportamiento de la #uerza electromotriz en #unción de la temperatura para diversas reacciones. l concepto de electroqu)mica nos dice que es una rama de la qu)mica que estudia la trans#ormación entre la ener!)a el,ctrica y la ener!)a qu)mica. n otras palabras0 las reacciones qu)micas que se dan en la inter#az de un conductor el,ctrico 2llamado electrodo0 que puede ser un metal o un semiconductor y un conduct conductor or iónico iónico que tambi,n tambi,n es muy importante importante en el mundo mundo 2el electrolito electrolito pudiendo ser una disolución y en al!unos casos especiales0 un sólido. Para este caso tenemos disoluciones de 'u/O4 y de @n/O40 cuya #unción era actuar como electrolitos para lo que ser)a el "nodo y el c"todo. Para lo cual se determinó que el "nodo #ue la disolución de @n ya que en esta se llevó a cabo la reacción de oxidación oxidación y por ende el c"todo paso a ser la disolución de 'u debido a la reacción de reducción que se presentó en esta. sta stabl blec ecid ido o esto esto se pudo pudo plan plante tear ar la part parte e expe experi rime ment ntal al llev llevad ada a a cabo cabo a di#erentes di#erentes temperaturas para ver su comportamiento0 espec)#icamente espec)#icamente al ocurrir la reacción a mayor temperatura se obtiene un mayor voltaje0 lo cual #ue comprobado para cada caso. /e tomaron lecturas en un ran!o de temperaturas temperaturas ascendentes ascendentes y eventualmente eventualmente se obtuvieron voltajes que iban de mayor m ayor a menor en #unción de la temperatura. l posteri posterior or tratamie tratamiento nto de los datos datos experim experimenta entales les consist consiste e en !ra#icar !ra#icar los







!rad !rado o de temp temper erat atur ura a ayud ayuda a a obte obtene nerr un may mayor valor alor en los los volt voltaj ajes es proporcionados por la celda electroqu)mica.







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A#5ndice /eaccin /eaccin andica *o+idacin *o+idacin .  2e

"n *s

/eaccin /eaccin catdica *reduccin Cu*s

Cu 2*ac  2 e.

/eaccin /eaccin total  Cu*s

ε ≥ 0 Reacción Reacción espontnea espontnea ε < Reacciónn no espontnea

ε =0 Reacción Reacción en e!uili"#io e!uili"#io

O

$ cto%o = 0.337 V O

$ no%o =−0.763

"n*s  Cu2*ac

"n 2*ac

"n 2*ac







RT O $= $ cel%a − ln *e! N&

onde O

$ cel%a=1.1 V /- %'3144)2

J mol∗ K

n- 2 9- &(500

•

coulom"s mol

Para $- 2%3'15° :

0.05 V =1.1 V −

(

8.314472

( 2)

(

J mol∗ K

)(

283.15 ° K )

coulom"s 96 500 500 mol

ln *e!

)

37

*e! =2.4181 X 10 •

Para $- 2%%'15° :

0.078 V =1.1 V −

(

8.314472

( 2)

(

J mol∗ K

)(

288.15 ° K )

coulom"s 96500 mol

)

ln *e!







•

Para $- 313'15° :

( −

8.314472

0.590 V =1.1 V

( 2)

(

J mol∗ K

)(

313.15 ° K )

coulom"s 96 500 500 mol

)

ln *e!

16

*e! =2.6191 X 10

a energ;a libre libre de
∆ G=−n∗ & ∗ $ onde n-2 9- &( 4%5'33&&

coulom"s mol

7-1'1 >

•

Para 7- 0'05 >

¿ ∆ G=− 2 ¿

( )

&( 4%5'33&&

∆ G=−9648.5339

•

J mol

Para 7- 0'0)% >

coulom"s  *0'05 > mol









∆ G=−82 784.4216 784.4216

•

J mol

Para 7- 0'5&0 > ¿

∆ G=−( 2 ) ¿ &( 4%5'33&& ∆ G=−113 852.7011

coulom"s  *0'5&0 > mol

J mol

Grafcando T s E ?- 0'01&2 @ – 5'402( 5'402(

+$ = 0.0192 + T Para calcular el diferencial de entalpia

[( ) ]

∆ H = n& T

+$ − $ + T ,

Para $- 2%3'15 °:

/- 0'&%(







•

Para $- 313'15 °:

96 500 500

∆ H = ( 2 ) ¿

coulom"s  mol

∆ H =1 046 046 538. 538.64 64

[ ( 313.15 ° K ∗0.0192 )−0.0590 V ]

J mol ∆ G= ∆ H −T ∆ S

espe!ando

∆ S=

•

∆ H %ela ecuaci ecuación ón del diferencial de la energ;a de
∆ G −∆ H T Para $- 2%3'15° : 1039590.64

∆ S=

(

J − mol

648.53 .5339 39 −9 648

283.15 ° K

J mol

)







•

Para $- 313'15° : 1046538.64

∆ S=

(

J − mol

−113852.7011

J mol

)

313.15 ° K

∆ S =3705.5447

J mol∗° K

4e$cri#ción del trabajo de cada &ie&bro Inte2rante

4e$cri#ción del trabajo

Barrios Hernández Nadia Gabriela Castillo Castillo Sergio de es!s E"uan #le$andro %á&imo 'aniel

 Tabla de datos experimentales  Tablas de resultados y !ra#icas  Material y quipo  Procedimiento  %iscusión de resultados  'onclusiones

Practica-11.-Electroquímica.docx

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