Doble capa

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LA DOBLE
CAPA
DIELÉCTRICA

EXPERIMENTACIÓN EN QUÍMICA FÍSICA AVANZADA

OBJETIVOS:

Calcular las siete magnitudes siguientes:

1) El potencial de carga nula o potencial del máximo electrocapilar.

2) La densidad de carga de un electrodo de gotas de mercurio en una disolución de KCl a diferentes potenciales de electrodo.

3) El potencial del plano externo de Helmholtz adiferentes potenciales de electrodo.

4) La carga catiónica y aniónica de la capa difusa.

5) Los excesos superficiales catiónico y aniónico de la doble capa.

6) Si sólo existe adsorción específica de los iones negativos, obtener la cantidad de iones Cl- absorbida por contacto.

7) La capacidad diferencial de la doble capa.

INTRODUCCIÓN:

El sistema que vamos a utilizarconsta de dos fases, una metálica y otra de electrolito. Así la interfase Hg (electrodo de gotas de mercurio)-KCl (disolución 0.5 M) nos servirá para estudiar termodinámicamente la doble capa eléctrica.
Al ponerse en contacto estas dos fases aparece una diferencia de potencial sobre la superficie de contacto, cuyo valor depende de la composición y naturaleza de las fases. Esta diferencia depotencial se atribuye a una doble capa eléctrica, lo que implica que una de las fases (la metálica) ha de tener carga positiva y la otra (la de electrolito) carga negativa. El exceso de iones en el metal ha de ser igual a la cantidad de iones de signo opuesto en el electrolito.
Para obtener la curva electrocapilar, a partir de la cual se saca la variación de la tensión superficial con el potencial,representamos la variación del tiempo de goteo con el potencial; debido a la relación existente entre este tiempo de goteo con la tensión superficial podemos determinar la tensión superficial simplemente despejando. m t g = 2 γ π r

γ: tensión superficial del mercurio
m: flujo de mercurio (cantidad de mercurio que cae por segundo)
t: tiempo de goteo (tiempo que tarda en caer unagota)
r: radio del capilar
g: aceleración de la gravedad

Nosotros medimos experimentalmente el tiempo de goteo a una altura de mercurio (h) que es constante.
El tiempo de goteo depende del capilar utilizado, el potencial aplicado, el flujo y la altura de la columna de mercurio. Si durante nuestro experimento mantenemos el mismo capilar, el flujo y la altura de la columna de mercurio,el tiempote goteo solamente depende del potencial aplicado; nuestra práctica experimental consiste en realizar las medidas del tiempo de goteo manteniendo por tanto el potencial constante, para diferentes valores de potencial.

Para decretar el tiempo de goteo usamos una cronoamperometría, donde registramos la caída de las gotas a un potencial cercano al potencial de carga nula delelectrodo, obteniendo una serie de curvas intensidad-tiempo para cada gota con cada potencial constante aplicado. Esta es la forma rigurosa de medir el tiempo de goteo, en lugar de contar las gotas que caen en un determinado intervalo de tiempo.

Para averiguar el tiempo de goteo tenemos que identificar las coordenadas de los mínimos de estas curvas para la primera y última gota, sin considerar elprimer mínimo de cada gráfica ya que su valor de intensidad no es adecuado. Así conseguimos una serie de tiempos de la primera y última gota para cada potencial. Estos tiempos han de restarse y dividirse por el número de gotas en cada experimento, para averiguar el tiempo de caída de una gota.

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Esta forma es debida a que conforme la gota aumenta en tamaño, también aumentan lasuperficie del electrodo y la intensidad. Al caer la gota, el electrodo desaparece y la intensidad cae al valor inicial, conforme se va generando un nuevo electrodo, la intensidad vuelve a subir.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Una vez que conocemos el tiempo de goteo para cada potencial seleccionado calcularemos la tensión superficial (γ) para todos estos experimentos mediante la expresión: γ=...
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