Electrodos Y Celdas Galvánicas

Reporte: ELECTRODOS Y CELDAS GALVÁNICAS.
Resumen:
En esta práctica se construyeron dos tipos de puentes salinos: puente de cloruro de potasio y puente de nitrato de potasio. El motivo del uso de dos puentes distinto es debido a que en las celdas donde su utilizó el nitrato de plata como electrólito no es posible usar un puente de cloruro de potasio debido a la precipitación de cloruro de plata,en estos casos el puente adecuado era el de nitrato de potasio.
También se prepararon tres celdas galvánicas con electrodos del tipo I y tres celdas galvánicas con electrodos del tipo III. Se tomaron las mediciones de diferencia de potencial con un multímetro, para cada celda se midió tres veces para observar que las lecturas fueran consistentes.
Finalmente a partir de los datos experimentalesy los potenciales de reducción reportados se calcularon el potencial del electrodo reversible (E) y la fuerza electromotriz (fem) de cada celda.
Objetivos:
1. Desarrollar habilidades en el diseño y construcción de diferentes tipos de electrodos y celdas galvánicas.
2. Determinar la fuerza electromotriz (fem) de reacciones de celdas galvánicas y comparar el resultado obtenido con el valorteórico calculado por la ecuación de Nernst.
3. Desarrollar habilidades en la construcción y aplicación de un puente salino.
4. Determinar un potencial de difusión.
Antecedentes y fundamento:
Una pila galvánica consta de dos semipilas (denominadas también semiceldas o electrodos). En su forma más simple, cada semipila consta de un metal y una solución de una sal del metal. La solución de la salcontiene un catión del metal y un anión para equilibrar la carga del catión. En esencia, la semipila contiene el metal en dos estados de oxidación, y la reacción química en la semipila es una reacción redox, escrito simbólicamente en el sentido de la reducción como:
M n+ (especie oxidada) + n e- M (especie reducida)
En una pila galvánica de un metal es capaz de reducir el catión del otro y por elcontrario, el otro catión puede oxidar al primer metal. Las dos semipilas deben estar separadas físicamente de manera que las soluciones no se mezclen. Se utiliza un puente salino o una placa porosa para separar las dos soluciones.
El voltaje de la pila galvánica es la suma de los potenciales de las dos semipilas. Se mide conectando un voltímetro a los dos electrodos. El voltímetro tiene unaresistencia muy alta, por lo que el flujo de corriente es realmente insignificante. Cuando un dispositivo como un motor eléctrico se conecta a los electrodos fluye una corriente eléctrica y las reacciones redox se producen en ambas semipilas. Esto continuará hasta que la concentración de los cationes que se reducen se aproxime a cero.
Los potenciales de semicelda reales deben calcularse mediante el usode la ecuación de Nernst ya que los solutos raramente están en sus estados estándar,
Esemicelda = E0 - {RT}/{nF}.lne Q
donde Q es el cociente de reacción. Esto se simplifica a:
Esemicelda = E0 +2,303.{RT}/{nF}.log10 [ M n+]
donde M n + es la actividad del ion metálico en la solución. El electrodo metálico está en su estado estándar ya que por definición tiene actividad la unidad. En lapráctica se utiliza la concentración en lugar de la actividad. El potencial de la celda completa se obtiene al combinar el potencial de las dos semiceldas, por lo que depende de las concentraciones de ambos iones metálicos disueltos.
Estos cálculos están basados en la hipótesis de que todas las reacciones químicas están en equilibrio. Cuando fluye una corriente en el circuito, no se alcanzan lascondiciones de equilibrio y el potencial de la pila suele reducirse por diversos mecanismos, tales como el desarrollo de las sobretensiones.[] Además, dado que las reacciones químicas se producen cuando la pila está produciendo energía, las concentraciones de los electrólitos cambian y se reduce el voltaje de la celda. La tensión producida por una pila galvánica depende de la temperatura debido a que...