Celdas electroquímicas

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Celdas Electroquímicas

Abstract

En el laboratorio se realizó la preparación de celdas galvánicas las cuales fueron: Cu/Cu2+ y Zn/Zn2+, Cu/Cu2+ y Fe3+/Fe2+, a cada una de ellas se les determinó el potencial a distintas temperaturas para realizar de esta manera las gráficas, se estableció la relación entre la temperatura y el potencial de la celda, calculando el coeficiente de temperatura,el cambio de energía libre, la entalpia y la entropía para cada una de estas celdas, observando finalmente que todas las pendientes de las celdas fueron negativas tales como: -0.0007, -0.0018 respectivamente, debido a que la temperatura y el potencial tienen una relación inversamente proporcional.

Key words: Celda galvánica, electroquímica, ánodo, cátodo, potencial.

Introducción

Laelectroquímica trata de la interrelación de los fenómenos químicos y eléctricos, así como del estudio de las propiedades eléctricas de las soluciones de los electrolitos, estableciendo una relación entre la acción química y eléctrica de tales sistemas. Las reacciones químicas donde se produce una transferencia de electrones entre moléculas se conocen como reaccione redox, y su importancia en laelectroquímica es vital, pues mediante este tipo de reacciones se llevan a cabo los procesos que generan electricidad o que son producidos como consecuencia de ella.1

Una celda electroquímica consta de dos conductores llamados electrodos, cada uno de los cuales está sumergido en una solución electrolítica. En la mayoría de las celdas que interesan, las soluciones que rodean los dos electrodos sondiferentes y deben estar separadas para evitar la reacción directa entre los reactivos. La forma más común de evitar que se mezclen es insertar un puente salino entre las soluciones como se ilustra en la figura 1, la conducción de electricidad de una solución electrolítica a la otra se presenta entonces debido a la migración de iones. El cátodo de una celda electroquímica es el electrodo en el cualocurre la reducción, mientras que en el ánodo es donde se lleva a cabo la oxidación.
Las celdas galvánicas o voltaicas, almacenan energía eléctrica. Las baterías generalmente están hechas de varias celdas de ese tipo, conectadas en serie para producir voltajes más altos que lo que se puede producir en una sola celda. Las reacciones en los dos electrodos de tales celdas tienden a ocurrirespontáneamente y producen un flujo de electrones que va del ánodo hacia el cátodo por un conductor externo. La celda de la figura 1 es una celda galvánica que desarrolla un potencial de aproximadamente 0.412 V cuando no se extrae corriente de ella. El electrodo de plata es positivo con respecto al electrodo de cobre en esta celda. El electrodo de cobre, que es negativo con respecto al electrodo plata, es unafuente potencial de electrones hacia el circuito externo cuando la celda se descarga.

Las celdas galvánicas funcionan espontáneamente y la reacción neta durante la descarga se conoce como reacción de celda espontanea.2

Objetivos

* Observar la relación entre el potencial de una celda galvánica con la temperatura.

* Determinar el coeficiente de temperatura y los cambios de energíalibre, entalpia y entropía de una celda galvánica.

Datos, Cálculos y Discusión de resultados

Como se pudo observar el trabajo se basó en reacciones redox, empleando la ecuación de Nernst que relacionaba la fuerza electromotriz (FEM) de una celda y las concentraciones, en donde la fuerza electromotriz es el voltaje máximo que alcanza la celda, y hace referencia a la energía eléctrica por locual se interpreta como un trabajo eléctrico.
Welectrica= Wmáxima
Por lo tanto:
∆G= Wmax= -nFEcelda

Es muy importante saber que en las celdas galvánicas el ∆G es negativo, por lo tanto el proceso es espontaneo (no necesita energía para que ocurra) debido a que la energía G de los reaccionantes en mayor que el G de los productos, entonces ∆G = Welec.3

Para la determinación de los...
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