Determinacion De Sulfatos Por Meodo Gravimetrico

PRÁCTICA 20
PROCESOS REDOX ESPONTÁNEOS: PILA DANIELL Y PILAS DE CONCENTRACIÓN
OBJETIVOS
•

Preparar diferentes tipos de pilas: Pila Daniell y pilas de concentración.

•

Medir los potenciales generados y estimar las magnitudes termodinámicas y las
constantes de equilibrio de las reacciones de las pilas formadas.

•

Analizar el efecto de la concentración en el potencial deelectrodo.

FUNDAMENTO TEÓRICO
Las reacciones de oxidación-reducción espontáneas pueden aprovecharse para generar una
corriente eléctrica si se diseña una célula adecuada. Para comprenderlo mejor podemos
considerar la reacción que se produce cuando se introduce una barra de Zn en una
disolución acuosa de CuSO 4 (la disolución de CuSO 4 es de color azulado debido a los iones
de cobre hidratado). Alcabo de un tiempo la barra de Zn se ha recubierto de un depósito
anaranjado de cobre metálico, y el color azulado de la disolución comienza a desvanecerse
(ver Práctica 3). Estos cambios son debidos a que se produce la siguiente reacción:
Zn (s) + Cu2+ (ac) → Zn2+ (ac) + Cu (s)
gris
azul
incoloro anaranjado
Es decir, que el Zn se oxida a Zn2+ y el Cu2+ se reduce a Cu. Si la reacción tienelugar del
modo descrito, a pesar de que es espontánea y que ha habido un intercambio de electrones,
no se produce energía eléctrica. Para que la energía química de la reacción se transforme
en energía eléctrica aprovechable, es necesario que los procesos de oxidación y de
reducción tengan lugar en compartimentos separados, conectados entre sí del modo
adecuado. Este sistema se denomina:pila, célula electroquímica, célula galvánica o
célula voltaica.
Una forma simple de construir una pila se consigue mediante un montaje como el
esquematizado en esta figura:

Hay dos compartimentos: en uno de ellos una barra de Zn está sumergida en una disolución
de ZnSO 4 y, en el otro, una barra de Cu está sumergida en una disolución de CuSO 4 . Las
dos disoluciones se mantienen conectadaseléctricamente mediante un puente salino
(disolución de KCl, KNO 3 , etc.) que impide su mezcla. Un hilo metálico conductor conecta
las barras de Zn y Cu, y constituye el circuito externo. Este ejemplo concreto se denomina
pila Daniell. Cuando se unen los dos compartimentos de la manera representada en la
figura, el voltímetro señala 1.1 V si las concentraciones de los iones involucrados son1 M (o
si son iguales entre sí).
Generalmente, en cada compartimento de una pila hay un metal en contacto con un
electrolito. En electroquímica al metal se le denomina electrodo, y al conjunto
metal/electrolito semicélula o semicelda electroquímica o semipila. Sin embargo, también
es frecuente referirse al conjunto metal/electrolito como electrodo.
En la pila Daniell tiene lugar elsiguiente proceso: en la superficie del electrodo de Zn se
forman iones Zn2+ que se incorporan a la disolución dejando un “exceso” de electrones
sobre la superficie del electrodo. Estos electrones pasan a través del hilo conductor externo
hasta el electrodo de Cu. En la superficie de éste se combinan con los iones Cu2+ y se
transforman en Cu, que se deposita sobre este electrodo. Las reacciones quese producen
en la célula son, por tanto:
•
•
•

Oxidación:
Reducción:
Reacción global de la célula:

Zn (s) → Zn2+ (ac) + 2 eCu2+ (ac) + 2 e- → Cu (s)
Zn (s) + Cu2+ (ac) → Zn2+ (ac) + Cu (s)

Ninguna de las reacciones de las semiceldas puede producirse de forma independiente.
Cada semirreacción debe ir necesariamente acompañada de otra que consuma o aporte los
electronesnecesarios. El electrodo en que se produce la semirreacción de oxidación es el
ánodo (en este caso el Zn), y el electrodo en que se produce la semirreacción de reducción
es el cátodo (en este caso el Cu).
Una pila se puede simbolizar mediante un diagrama que especifique cual es el ánodo (se
escribe a la izquierda) y cual el cátodo (se escribe a la derecha). En el caso de la pila
Daniell, con las...