Laboratorio de Fsico-Qumica 14: Electroqumica

ndice

Introduccin..2Resumen3Principios tericos..4-6Detalles experimentales7-8Tabulacin de datos......9-11Clculos y ejemplos de clculos...12-15Discusin de resultados..16Conclusiones.17Recomendaciones...17Anexos....18Cuestionario...18-21Bibliografa.22Introduccin

La energa elctrica es una de las formas de energa de mayor importancia para el mundo actual, ya que es usada tanto para fines industriales y de investigacin como tambin de comodidad.La qumica tambin realiza estudios en el campo de la electricidad, llamndose Electroqumica. Esta rama estudia la relacin y transformacin de la energa elctrica en energa qumica. Los procesos electroqumicos son reacciones redox donde se puede liberar espontneamente energa para producir energa elctrica (pilas galvnicas); podemos inducir electricidad para producir una reaccin no espontnea (pilas electrolticas). Estos conceptos de electroqumica tienen bastantes aplicaciones industriales y en los procesos.).

La descomposicin electroltica es la base de un gran nmero de procesos de extraccin y fabricacin muy importantes en la industria moderna, principalmente en el refinamiento y produccin de metales tales como el aluminio, estao, sodio, plomo, manganeso, oro y plata; utilizando hornos o un refinado electroltico.Otra aplicacin de la electroqumica son los tratamientos anticorrosivos de superficie, que son aquellos que impiden la corrosin cubriendo al metal que se desea proteger con una pelcula adherente de un metal que no se corroa. La pelcula puede ser construida con materiales variados: metlicos, inorgnicos u orgnicos. Las tcnicas ms usadas son la galvanotecnia (cuberteras plateadas, los accesorios cromados de automvil y los recipientes de comida estaados), el bao de cromo (acabado de vehculos), el bao de cadmio y la proteccin catdica (tuberas y cascos de buques).

Resumen

La prctica tiene como objetivo estudiar la ecuacin de Nernst aplicada a la celda galvnica Zn|Zn+2||Cu+2|Cu a diferentes concentraciones; y tambin estudiar la Ley de Faraday para la electrlisis del agua.La prctica se llev a cabo bajo las siguientes condiciones: una presin de 756 mmHg, una temperatura de 23 0C y una de humedad del 96 %.La experiencia de laboratorio se dividi en dos partes, la primera parte se estudi un sistema electroqumico para aplicar la ley de Nernst; y la segunda parte se estudi un sistema electroqumico para aplicar la ley de Faraday.

En la primera parte se mont una Celda de Daniels utilizando solucin de ZnSO4 0.1M y soluciones de CuSO4 0.1M, 0.01M y 0.001M, todas estas a 25C. Primero se utiliz solucin de ZnSO4 0.1M y solucin de CuSO4 0.1M. Luego se procedi a medir el potencial de la celda utilizando el multmetro. De la misma manera se procedi con las dems soluciones de CuSO4.

Los resultados experimentales fueron: un potencial de celda de 1.120 volt. para la celda de ZnSO4 0.1M Y CuSO4 0.1M, un potencial de celda de 1.112 volt. para la celda de ZnSO4 0.1M Y CuSO4 0.01M, y un potencial de celda de 1.084 volt. para la celda de ZnSO4 0.1M Y CuSO4 0.01M. Los errores obtenidos en esta parte fueron de 1.82%, 3.35% y 3.34% para cada etapa respectivamente.

Se concluye que la reaccin de xido-reduccin llevada a cabo en la celda transforma la energa qumica en energa elctrica, produciendo un flujo de corriente.En la segunda parte se mont un equipo para verificar la ley de Faraday. El fin de esta parte era determinar el tiempo que demoraba producir 20 mL de H2(g) a partir de la electrlisis del agua. Los tiempos determinados experimentalmente fueron 468 segundos y 469 segundos. Tericamente el tiempo que se debi demorar la produccin de H2(g) es de 527 segundos. El porcentaje de error en esta parte de la experiencia es de 11.10%.Se concluye que la energa elctrica puede ser utilizada para producir una reaccin, tal como se demuestra con la electrlisis del agua.Principios tericos

Electroqumica es una rama de la qumica que estudia la transformacin entre la energa elctrica y la energa qumica.[ ] En otras palabras, las reacciones qumicas que se dan en la interface de un conductor elctrico (llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor) y un conductor inico (el electrolito) pudiendo ser una disolucin y en algunos casos especiales, un slido.[]Si una reaccin qumica es conducida mediante una diferencia de potencial aplicada externamente, se hace referencia a una electrlisis. En cambio, si la cada de potencial elctrico, es creada como consecuencia de la reaccin qumica, se conoce como un "acumulador de energa elctrica", tambin llamado batera o celda galvnica.

Las reacciones qumicas donde se produce una transferencia de electrones entre molculas se conocen como reacciones redox, y su importancia en la electroqumica es vital, pues mediante este tipo de reacciones se llevan a cabo los procesos que generan electricidad o en caso contrario, son producidos como consecuencia de ella.

En general, la electroqumica se encarga de estudiar las situaciones donde se dan reacciones de oxidacin y reduccin encontrndose separadas, fsicamente o temporalmente, se encuentran en un entorno conectado a un circuito elctrico. Esto ltimo es motivo de estudio de la qumica analtica, en una sub-disciplina conocida como anlisis potenciomtrico.

Conduccin electroltica.-Se denominan conductores de primera especie o electrnicos a los metales slidos o fundidos y ciertas sales slidas (sulfuro cprico, sulfuro de cadmio) que conducen la corriente elctrica sin experimentar alteracin alguna. En estas sustancias, la conduccin tiene lugar por emigracin directa de los electrones a travs del conductor bajo la influencia de un potencial aplicado. Aqu, los tomos o iones que componen el conductor, permanecen en sus lugares.

Los conductores de segunda especie o electrolticos son los que experimentan transformacin qumica al paso de la corriente elctrica como las soluciones de electrolitos fuertes y dbiles, sales fundidas y tambin algunas sales slidas como el cloruro de sodio y el nitrato de plata. La transferencia electrnica tiene lugar por migracin inica. Esta migracin involucra no slo una transferencia de electricidad sino tambin el transporte de materia de una parte a otra del conductor.

Adems, el flujo de corriente en los conductores electrolticos va siempre acompaado de cambios qumicos en los electrodos que son muy caractersticos y especficos de las sustancias que componen el conductor y los electrodos.

Celda electroqumica.-Una celda electroqumica simple contiene un par de electrodos de material inerte, por ejemplo platino, conectados a una fuente de corriente y sumergidos en una solucin acuosa de un conductor de segunda especie. El electrodo conectado al lado negativo de la fuente se denomina ctodo y es aquel por el cual entran los electrones a la solucin procedentes de la fuente, por ejemplo, una batera. Al mismo tiempo, el electrodo conectado al lado positivo de la batera se denomina nodo, por el cual salen los electrones de la solucin y regresan a la batera.

Al cerrar el circuito, los iones negativos o aniones, emigran hacia el nodo en donde se oxidan, mientras que los iones positivos o cationes van hacia el ctodo en donde se reducen. Como estas partculas estn cargadas, su movimiento constituye una corriente elctrica. Los aniones se mueven hacia el nodo y de aqu que los electrones son transportados por estos iones desde el ctodo. De nuevo, como el transporte de electricidad positiva hacia el ctodo puede considerarse un flujo de electricidad negativa hacia el nodo, la migracin de los cationes hacia el ctodo es equivalente al flujo de electrones en direccin opuesta. En consecuencia, el resultado neto de la migracin es un desplazamiento de los electrones por la solucin en la direccin de la corriente y cada in transporta una parte de la comente total de electricidad a travs de la solucin. El proceso del paso de corriente por un conductor electroltico con todos los cambios qumicos y migratorios asociados, se denomina electrlisis.

Leyes de Faraday sobre la electrlisis

Las dos leyes de Faraday se refieren a las masas de sustancias depositadas en los electrodos de una celda durante la electrlisis y pueden resumirse en la siguiente frmula:

Siendo m los gramos de elemento depositado en un electrodo, PA el peso atmico del elemento y z su valencia, F es la constante de Faraday cuyo valor es 96500 culombios / eq-g, PE es el peso equivalente-gramo del elemento, Q la carga elctrica en culombios, I la intensidad de la corriente en amperios y t el tiempo en segundos.La Primera Ley de Faraday dice: "La masa de un elemento depositado en cualquiera de los electrodos durante la electrlisis es directamente proporcional a la cantidad de carga elctrica que

pasa a travs del electrolito".

La Segunda Ley de Faraday dice: "Las masas de diferentes sustancias producidas por el paso de una corriente son directamente proporcionales a sus pesos equivalentes". Tambin se puede establecer esta ley diciendo que: La misma cantidad de electricidad producir cantidades equivalentes qumicamente de todas las sustancias". Ms an, el paso de noventa y seis mil quinientos culombios (Un Faraday) separa un equivalente qumico de cualquier elemento. Nmeros de transporte o transferenciaSe define como nmero de transporte o transferencia, la fraccin de corriente total transportada por

cada uno de los iones en una solucin. La fraccin de corriente que transporta un in depende de la

velocidad de su movimiento migratorio. Se deduce de la definicin, que la suma de los nmeros de

transporte para catin y anin es igual a uno. Es decir:

Siendo t+ y t- los nmeros de transporte del catin y del anin, v+ y v- sus velocidades promedios, I+,

I-, I las intensidades de las corrientes. Se deduce fcilmente que:

Detalles experimentales

1. Materiales y reactivos1.1. Materiales.- Fiolas, vasos, pipetas, bagueta, conexiones elctricas, papel de filtro, tubo en U, lmina de Zn, tubo de vidrio con salida lateral y orificios en la parte inferior, electrodos de grafito, multmetro, fuente de corriente contnua regulable, un transformador variable, gasmetro.1.2. Reactivos.- ZnSO4 0,1M ; CuSO4 0,1M ; agar-agar, KCl, solucin de NaOH 4N.

2. Procedimiento

2.1. Sistema electroqumico para aplicar la ecuacin de Nernst.-

a) Prepare 20 mL de una solucin de KCl y luego calintela hasta cerca de ebullicin, cese el calentamiento y agregue 0,5g de agar-agar, agite hasta disolucin. En caliente vierta con cuidado este preparado al tubo en U y deje enfriar.

b) Prepare 250 mL de las soluciones de CuSO4 0,01M y 0,001M por dilucin de la solucin stock 0,1M.

c) Vierta 200mL de ZnSO4 0,1M en un vaso de precipitado, haga lo propio con la solucin de CuSO4 0,1M y conctelos con el puente salino preparado en a).

d) Lije las dos lminas metlicas, enjuguelas con agua destilada y squelas con papel filtro, evitando en lo posible el contacto de la mano con las placas.

e) Conecte el cordn elctrico negro en COM y el rojo en V/ del multmetro, y el otro extremo del cordn negro conctelo con la lmina de zinc y el rojo con la lmina de cobre, introduzca las lminas en sus respectivas soluciones, tratando que las soluciones no hagan contacto con las pinzas.f) Gire la perilla del multmetro hasta 2V en DCV; y luego encienda el aparato, deje que la lectura se estabilice y anote. Luego de anotar el valor, apague el multmetro y desconecte el circuito.

g) Repita c), d), e) y f) para las solucones CuSO4 0,01M y 0,001M.

2.2. Sistema electroqumico para aplicar la Ley de Faraday.-

a) Vierta 200mL de solucin de NaOH 4N en un vaso de 250mL.

b) Conecte la bureta con el tubo con la salida lateral manteniendo abierto el conducto (a), nivele el volumen de agua en la bureta en CERO, subiendo o bajando la pera de decantacin del gasmetro.

c) Introduzca un electrodo de grafito en el tubo con salida lateral (ctodo) e instale dicho tubo en el vaso que contiene la solucin de NaOH hasta aproximadamente 1cm. Del fondo del mismo.

d) Instale el otro electrodo de grafito (nodo) al mismo nivel del anterior.

e) Conecte el terminal negativo de la fuente de corriente con el ctodo, el terminal positivo l nodp.

f) Mediante el cursor movible del variac., regule el voltaje para mantener 0,3 Amperios y deje que se libere hidrgeno en el ctodo por espacio de 1 minuto teniendo abiero el conducto (a).

g) Cierre el conducto (a) y mida el tiempo que demora en producir 20mL de hidrgeno. Durante todo este tiempo mantenga el nivel del agua dentro de la bureta igual al nivel de agua dentro de la pera de decantacin.h) Anote el tiempo transcurrido, desconecte la fuente de corriente y abra el conducto (a).

Tabulacin de Resultados

1) Tabla N1: Condiciones de laboratorio

P (mm Hg)T (C)%HR

7562396

2) Resultados experimentales:2.1. Tabla N2.- Resultados de la primera parte: Sistema electroqumico para aplicar la ecuacin de Nernst.

SolucinZnSO4 (M)SolucinCuSO4 (M)Voltaje experimental (V)

0.10.11,120

0.10.011,112

0.10.0011,084

2.2. Tabla N3.- Resultados de la segunda parte: Sistema electroqumico para aplicar la ley de Faraday.

SustanciaVolumen (mL)Tiempo (segundos)

H2 (g)20468-469

2.2.1. Tabla N4: Datos necesarios para estudiar la ley de Faraday.Intensidad de trabajo (amperios)0.30

Peso equivalente del H2(g) (eq-g)1

P atmosfrica (mmHg)756

3) Resultados tericos:3.1. Tabla N5: Datos tericos de los potenciales de celda con la ecuacin de Nernst.SolucinZnSO4 (M)SolucinCuSO4 (M)Voltaje terico (V)

0.10.11.100

0.10.011.070

0.10.0011.041

3.2. Tabla N6: Datos tericos de los potenciales de celda con la ecuacin de Nernst utilizando los coeficientes de actividad.SolucinZnSO4 (M)SolucinCuSO4 (M)Voltaje terico (V)

0.1((=0.485)0.1((=0.485)1.100

0.1((=0.749)0.01((=0.749)

0.1((=0.905)0.001((=0.905)

( = Coeficiente de actividad Fuente: Handbook ok chemistry, Autor: Norbert Adolph Lange, Editorial Mc Graw Hill, pgina 1216.3.3. Tabla N7: Datos tericos del volumen de hidrgeno liberado (ley de Faraday).

Volumen terico (mL)Masa terica (g)Tiempo terico (seg.)

201.638 x 10-3527.0

4) Porcentajes de error4.1. Tabla N8: Porcentajes de error en el potencial de celda utilizando la ecuacin de NernstSolucinZnSO4 (M)SolucinCuSO4 (M)Voltaje terico (V)Voltaje experimental (V)% error

0.10.11.1001,1201.82%

0.10.011.0701,1123.93%

0.10.0011.0411,0844.13%

4.2. Tabla N9: Porcentajes de error en el potencial de celda utilizando los coeficientes de actividad.

SolucinZnSO4 (M)SolucinCuSO4 (M)Voltaje terico (V)Voltaje experimental (V)% error

0.10.11.1001.1001.82%

0.10.011.0701.0763.35%

0.10.0011.0411.0493.34%

4.2. Tabla N9: Porcentaje de error de la ley de Faraday.

SustanciaVolumen (mL)Tiempo terico(seg.)Tiempo experimental (seg.)%error

H2 (g)20527.0468.511.10

Clculos y ejemplo de clculos

a) Mediante la ecuacin de Nernst calcule el potencial de la celda para cada par de soluciones, utilice las concentraciones en lugar de las actividades. Repita el clculo teniendo en cuenta los coeficientes de actividad de los electrolitos. Compare ambos resultados con los obtenidos experimentalmente.

1) Clculo del potencial para CuSO4 0.1 M y ZnSO4 0.1M utilizando la ecuacin de Nernst.

Donde:

E = +1.100 v. Potencial de celda a condiciones estndar.

R = 8.314 J/mol K constante de los gases.

T = Temperatura en grados kelvin.

n = nmero de electrones transferidos.

F = 96500 coulombs.

En la celda se dio la siguiente reaccin:

Zn2+ + 2e- Zn0

Cu2+ + 2e Cu0

Zn0 + Cu2+ Zn2+ + Cu0 E0 = 1.100 voltios

Ahora reemplazando los datos en la ecuacin anterior:

Et = 1.100 [8.314x296.15]/[2x96500] x ln0.1/0.1

Eteo = 1.100 voltiosEexp = 1.120

% error = 100% x | Eteo - Eexp|/ Eteo =1.82%De esta forma se hallan los potenciales tericos para las concentraciones: 0.01 y 0.001 las cuales son: 1.070 y 1.041 respectivamente, obteniendo un porcentaje de error de 3.93% y 4.13%. Los resultados obtenidos estn tabulados en la Tabla N5, y los porcentaje de error estn tabulados en la Tabla N8.2) Clculo del potencial para CuSO4 0.1 M y ZnSO4 0.1M, tomando como dato los coeficientes de actividad respectivamente.

Para esto se utiliza la ecuacin de Nernst:

Donde:

E = +1.100 v. Potencial de celda a condiciones estndar.

R = 8.314 J/mol K constante de los gases.

T = Temperatura en grados kelvin.

n = nmero de electrones transferidos.

a = ( c = Coeficiente de actividad.

F = 96500 carga en coulombs.

En la celda se dio la siguiente reaccin:

Zn2+ + 2e- Zn0 Cu2+ + 2e Cu0

Zn0 + Cu2+ Zn2+ + Cu0 E0 = 1.100 voltios

Ahora reemplazando los datos en la ecuacin anterior:

Eteo = 1.100 [(8.314x296.15)/(2x96500)] x ln [(0.1x0.485)/(0.1x0.485)]Eteo = 1.100 voltiosEexp. = 1.120 % error = 100% x | Eteo - Eexp|/ Eteo = 1.82% De esta forma determinamos los potenciales tericos para las concentraciones 0.01 y 0.001 las cuales son 1.076 y 1.049 respectivamente, obteniendo un porcentaje de error de: 3.35% y 3.34% respectivamente.Los resultados obtenidos estn tabulados en la Tabla N6, y los porcentajes de error estn tabulados en la Tabla N9.b) Utilizando la ley de Faraday calcule la cantidad en gramos de hidrogeno liberado en el ctodo y comprelo con el obtenido experimentalmente.

Donde:

m = masa en gramos de la sustancia.

PE= peso equivalente.

I = intensidad en amperios.

t = tiempo en segundos.

C = carga en coulombs.

(PE) H2 = 1 eq-gI = 0.30 A Hallando el valor de mH2, usando la Ley de Gas Ideal.

Donde:

P= Presin en atm

V= Volumen en litros

R= 0.082 atm l/mol-k , constante de los gases.

T= Temperatura absoluta en grados kelvin.

n= W/PF Numero de moles.

Se tiene:

P = 756 mmHg = 0.9947 atm.

R = 0.082 atm-L/mol.K

V = 20 ml = 20x 10-3 L

T = 23C = 296.15 K

PF = 2 g/mol.

Reemplazando en la ecuacin de los gases.

mH2 = 1.638x 10-3 g

Utilizando la primera ecuacin y reemplazando datos:t = mH2 x 96500C/[(PE) H2 x I]t= 1.638x 10-3g x 96500 (C/eq-g) /[(1eq-g) x 0.3A]

tTeo= 527.0 segundostexp = 468.5 segundos Calculando el porcentaje de error:

% Error = 100% x | tteo - texp|/ tteo =11.10%Discusin de resultados

En la primera parte se estudi la aplicacin de la ecuacin de Nernst en una celda de Daniels. Se observa que a medida que utilizamos concentraciones ms diluidas de CuSO4, el potencial de celda disminuye. Esto se debe a la menor cantidad de iones Cu+2 en la solucin que conforma la semicelda.

Para obtener los datos tericos de las lecturas utilizamos la ecuacin de Nernst, pero para ello usamos los coeficientes de actividad, que ayudan a tener un valor ms exacto ya que la actividad es una medida real que ayuda a calcular el potencial de celda. Los errores obtenidos son relativamente bajos (menores de 3.4%), por lo que el mtodo utilizado es aceptable.

En la segunda parte se estudi la ley de Faraday en un equipo apropiado. Se determino experimentalmente que 20mL de H2(g) se recolectaron en 468 segundos, pero tericamente se debi recolectar la misma cantidad en un tiempo de 527 segundos. El error reportado fue de 11.10% y el error pudo provenir de una mala operacin de los aparatos durante la experiencia.

Conclusiones Las reacciones redox pueden ser utilizadas para producir un potencial de celda, es decir un flujo de corriente o energa elctrica. La ecuacin de Nernst nos brinda informacin sobre el potencial de celda que se produce. As, se concluye que a medida que disminuye la concentracin de CuSO4, disminuye el potencial. Esto se debe a la menor presencia de iones Cu+2, que reducen la cantidad de electrones que fluyen, y por tanto disminuye el potencial. Otra informacin importante es que al utilizar la ecuacin de Nernst con los coeficientes de actividad obtenemos resultados ms cercanos al valor experimental. Esto se debe a que los coeficientes de actividad representan una correccin real en cuanto a la concentracin. La energa elctrica se puede utilizar para producir reacciones qumicas tales como la electrlisis del agua, liberando H2(g) y O2(g).

Con la ley de Faraday podemos predecir qu cantidad de sustancia se puede formar mediante un paso de corriente determinado. De esta manera se puede calcular la masa de cierta sustancia en un determinado tiempo.Recomendaciones

Procurar preparar de manera correcta las disoluciones, para no tener errores grandes. Lijar las placas de cobre y aluminio, lavarlas y secarlas con cuidado para evitar las impurezas que afecten el resultado de la prctica.

Al momento de tomar las medidas de voltaje, se debe esperar que el valor obtenido por el multmetro se homogenice para recin tomar los datos experimentales. En la segunda parte de la prctica, que trata de la aplicacin de la ley de Faraday, procurar que el nivel del agua este nivelado, de lo contrario la prctica presentara errores.Anexo

Cuestionario:

1. Describa mediante un ejemplo en detalle el diagrama de una celda electroqumica.Una celda electroqumica es un dispositivo experimental para generar electricidad mediante una reaccin redox espontnea. En la figura se muestran los componentes fundamentales de una celda electroqumica. Una barra de zinc metlico se sumerge en una disolucin de ZnSO4 y una barra de cobre se sumerge en una disolucin de CuSO4. El funcionamiento de la celda se basa en el principio de que la oxidacin de Zn a Zn+2 y la reduccin de Cu+2 a Cu se puede llevar a cabo simultneamente, pero en recipientes separados, con la transferencia de electrones a travs de un alambre conductor externo. Las barras de Zinc y de cobre se llaman electrodos. Este arreglo particular de electrodos (Zn y Cu) y de disoluciones (ZnSO4 y CuSO4) se conoce como celda de Daniels. En una celda electroqumica, el nodo es, por definicin, el electrodo en el que se lleva la oxidacin, y el ctodo es el electrodo en el que ocurre la reduccin.

En esta celda las reacciones de oxidacin y reduccin en los electrodos, es decir las reacciones de semicelda, son:

Electrodo de Zn (nodo): Zn(s) Zn+2(ac) +2e-Electrodo de Cu (ctodo): Cu2+(ac)+2e- Cu(s)

Fig. 1: Celda electroltica

El puente salino (un tubo en U invertido) contiene una disolucin de KCl que proporciona un medio conductor elctrico entre las dos disoluciones. Los orificios del puente se taponean con bolsas de algodn para evitar que la disolucin de KCl fluya hacia los recipientes, pero permite el paso de aniones o cationes. Los electrones fluyen por afuera, desde el electrodo de Zn (el nodo) hacia el electrodo de Cu (el ctodo)

Para completar el circuito elctrico, las disoluciones se deben conectar a travs de un medio conductor por lo cual se pueden mover los cationes o aniones desde un compartimiento a otro. Este requisito se cumple con un puente salino, que en su forma ms simple es un tubo en forma de U invertida que contiene una disolucin de un electrolito inerte como KCl o NH4NO3, cuyos iones no reaccionaran con los iones de la disolucin o con los electrodos. A menudo se utiliza un puente salino, como gel de agar saturado con KCL, entre las especies solubles en la misma fase. Los ejemplos siguientes ilustran estas convenciones:Completo: Ptl(s)| Zn(s) | Zn2 (aZn2- = 0.35) ||Cu2 + (ACu2+ = 0.49) | Cu(s)| Ptll(s)

Abreviado: Zn|Zn2+ || Cu2+ Cu

Completo: Pt|H2(g,p = 0.80)| H2SO4 (aq, a = 0.42)| Hg2SO4(s)| Hg(l)

Abreviado: Pt |H2| H2 SO4 (aq)| Hg2 SO4(s) |Hg

Completo: Ag(s) | AgCl(s)| FeCl2 (m = 0.540), FeCl3 (m = 0.2221| Pt

Abreviado: Ag| AgCl(s)| FeCl2(aq), FeCl3 (aq)| Pt

Durante el curso de la reaccin redox global, los electrones fluyen externamente desde el nodo (electrodos de Zn) a travs del alambre conductor del voltmetro hacia el catodo (electrodo de Cu).La corriente elctrica fluye del nodo al ctodo porque hay una diferencia de energa elctrica entre los electrodos, la diferencia de potencial entre el nodo y el ctodo se mide en forma experimental con un voltmetro.Fig 2 Dispositivo experimental de la celda electroqumica. Obsrvese que el tubo en U (el puente salino) conecta los dos vasos cuando las concentraciones de ZnSO4 y CuSO4 son 1 molar (1M) a 25C el voltaje de la celda es 1.10 V.

2. Mediante un ejemplo describa la importancia de la segunda ley de Faraday.A partir de una serie de experimentos, Faraday estableci su segunda ley de la electrlisis, segn la cual las masas de diferentes sustancias producidas por el paso de una corriente son directamente proporcionales a sus pesos equivalentes. Tambin se puede establecer esta ley de otra manera diciendo que la misma cantidad de electricidad producir cantidades equivalentes qumicamente de todas las sustancias que resultan de este proceso. Por ejemplo, 96487C dan un equivalente-gramo de cloro (gas); una consecuencia directa de la segunda ley de Faraday es que durante la electrlisis, 96487C de electricidad darn un peso equivalente de cualquier sustancia, cantidad que se conoce como faradio y que en los clculos ordinarios se considera igual a 96.500 culombios.

Al aplicar las leyes de Faraday, el peso de los productos primarios formados por cualquier proceso electroltico se calcula fcilmente conociendo la intensidad de corriente y su tiempo de circulacin.

De igual manera que la primera ley de la electrlisis, la segunda se mantiene muy rgidamente para electrolitos, tanto fundidos como en solucin. Su validez es de nuevo independiente de la temperatura, presin y naturaleza del solvente.3. Qu es un electrodo de oxidacin - Reduccin.Aunque toda reaccin electrdica comprende una oxidacin o reduccin, el trmino electrodos de oxidacin-reduccin se emplea para designar aquellos en los cuales la f.e.m. resulta de la presencia de iones de una sustancia en dos estados diferentes de oxidacin. Cuando se inserta un alambre de platino en una solucin que contiene los iones ferroso y frrico se encuentra que el alambre adquiere un potencial. Lo mismo ocurre con las soluciones de iones ceroso y crico - estico, manganoso-permangnico, etc. La f.e.m. de estos electrodos surge de la tendencia de los iones en un estado de oxidacin, a pasar a otro segundo ms estable. La funcin del alambre de platino es simplemente restablecer el potencial correspondiente a esta tendencia hacia la disminucin de energa libre, y servir de contacto elctrico del electrodo.

La reaccin general para todos los electrodos del tipo de oxidacin-reduccin se escribe as:

Donde n1 es la valencia en el estado superior de oxidacin, n2 en el inferior, mientras que n = n1 - n2 es el cambio de valencia que acompaa al proceso.

Bibliografa http://galeon.hispavista.com/melaniocoronado/ELECTROQUIMICA.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Electroqu%C3%ADmica Qumica general, Autor: Raymond Chang, Editorial Mc Graw Hill, ao 2007, Captulo19: electroqumica, pginas818-852. Handbook ok chemistry, Autor: Norbert Adolph Lange, Editorial Mc Graw Hill, pgina 1216. Fisicoqumica fundamental, Autores: Samuel H. Maron y Jerome Lando, Editorial LIMUSA, Edicin 1ra., Ao 1978, Captulo 14: Celdas electrolticas, pg. 663-702. EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

17

_1086655265.unknown

_1086655835.unknown

_1086688971.unknown

_1086651358.unknown