Reporte 5: “Celdas electroquímicas”

U n i v e r s i d a d N a c i o n a l A u t ó n o m a

d e M é x i c o

F a c u l t a d d e E s t u d i o s S u p e r i o r e s

C u a u t i t l á n

Q u í m i c a

P r o f r . : J u a n a C a b r e r a H e r n á n d e z

[ S e l e c c i o n e l a f e c h a ]

Laboratorio de Fisicoquímica 4

Equipo: Castillo Sanabria Araceli, Chacón Alcalá Tania Pamela,

Hernández Gómez Diana, Ruíz de la Cruz Emilio.

CELDAS ELECTROQUÍMICAS

OBJETIVOS

Fijar los conceptos de celda electroquímica de precipitación, de concentración y redox. Comprender el

concepto de batería.

Medir la FEM de celdas de precipitación, concentración y redox.

Plantear las reacciones que se llevan a cabo en ellas.

Construir una tabla de potenciales redox para los sistemas manejados.

INTRODUCCIÓN

Las celdas electroquímicas son aquellas en las cuales la energía eléctrica que procede de una fuente externa

provee reacciones químicas no espontáneas.

CELDAS ELECTROLITICAS, GALVANICAS O VOLTAICAS

Son aquellas en las cuales las reacciones químicas espontáneas producen energía eléctrica la cual sale a un

circuito eléctrico.

CONSTITUYENTES DE LA CELDA

Cátodo – Sin importar el tipo de celda (electrolítica o voltaica) se define como el electrodo en el cual se

produce la reducción porque algunas especies ganan electrones. Este posee carga negativa y a el migran los

iones o cargas positivas.

Ánodo, sin importar el tipo de celda (electrolítica y voltaica) se define como el electrodo en el cual se produce

la oxidación porque algunas especies pierden electrones. Este posee carga positiva y a el migran los iones o

cargas negativas.

Puente salino: Es un tubo con un electrolito en un gel que está conectado a las dos semiceldas de una celda

galvánica; el puente salino permite el flujo de iones, pero evita la mezcla de las disoluciones diferentes que

podría permitir la reacción directa de los reactivos de la celda.

En esta notación la semicelda de oxidación, es decir donde va el ánodo siempre se coloca a la izquierda y la

semicelda de reducción o cátodo se coloca a la derecha. Los dos electrodos están conectados eléctricamente

por medio de un puente salino el cual se indica con dos barras ||.

Las terminales de la celda están en los extremos en esta notación, y una sola barra vertical, | indica un límite

entre las dos fases, digamos entre un terminal sólido y la solución del electrodo.

Fuerza electromotriz o potencial de la celda: Se trata de E, y de igual manera se mide en voltios (V) o milivoltios

(mV). Se define como el trabajo que el generador realiza para pasar la unidad de carga positiva del polo

negativo al positivo por el interior del generador. La FEM de una celda es una medida entonces de la fuerza

directriz de la reacción de la celda. Esta reacción se efectúa en la celda en semireacciones separadas:

Contribución del ánodo

Cuyo valor depende de la semireacción de oxidación para perder electrones

Contribución del cátodo

Cuyo valor depende de la semireacción de reducción para ganar electrones

A estas contribuciones les llamaremos : potencial de oxidación y potencial de reducción.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Material, equipo y sustancias

MATERIAL A MICROESCALA

EQUIPO REACTIVOS

9 vasos de pp/10 mL

1 multímetro digital con alambres para conexiones

Soluciones acuosas (10 Ml,1M): [AgNO3]

[Zn(NO3)2] [Pb(NO3)2]

[CuSO4] [KI]

6 puentes salinos (agar-agar)

FEM

1 piseta con agua destilada

[H2SO4] [CuSO4]= 0.1M y 0.01M

Láminas: 3 de Cu 3 de Pb 1 de Zn

1 de Pb/PbO2 1 de Ag

6 caimanes con alambre

1 lija de agua

Metodología

1. Se limpiaron las 9 láminas perfectamente, se limpiaron con etanol.

2. Se construyeron los sistemas siguientes, agregando las soluciones a cada vaso de pp de acuerdo al

diagrama:

3. Se construyeron las siguientes celdas, utilizando el puente salino para unir las semiceldas.

Apoyándonos en la siguiente figura, se tomó la lectura de la FEM de las celdas. Se anotaron los

resultados.

4. Se construyeron las siguientes celdas, aplicando la misma metodología que se siguió para construir las

2 celdas anteriores. Se anotó la FEM experimental correspondiente a cada celda.

5. Se construyeron las siguientes baterías:

RESULTADOS

Celda o cadena Tipo de celda Reacción de la celda

Ánodo Cátodo Eexp (mV) Ecalc (mV)

A 34.4 B 28.3 C 899 D 93 E 218 F 375 G 846 H 477 I 426 J 1129 K 1385 L 670

ANÁLISIS DE RESULTADOS

BIBLIOGRAFÍA

Leidler K. James. Fisicoquímica. Editorial CECSA. México 1997.

Iran N. Levine. Fisicoquímica. 4ª Edición. Volumen 2. McGraw Hill. 2004.