Electrolisis

LABORATORIO 6
FUERZA RELATIVA DE OXIDANTES Y REDUCTORES

Introducción:
La electroquímica es la rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química. Los procesos electroquímicos involucran un proceso redox (oxidación-reducción) en donde la energía liberada por una reacción espontánea se convierte en electricidad o la energía eléctrica se aprovechapara inducir una reacción química. En las reacciones redox se transfieren electrones de una sustancia a otra, directamente desde el agente reductor al agente oxidante en la disolución. El funcionamiento de una celda galvánica se basa en el principio de que ambos procesos ocurren simultáneamente, pero en recipientes separados, con la transferencia de electrones a través de un alambre conductorexterno, donde en el ánodo ocurre la oxidación y en el cátodo es el electrodo que ocurre la reducción.

Objetivos
* Construir una escala de potenciales de oxidación, relativas al electrodo Zn2+/Zn0.
Fundamentos teóricos
En una celda galvánica o pila se produce espontáneamente una reacción de óxido-reducción, generando una corriente eléctrica continua con una diferencia de potencial de lareacción mayor que cero, Δ E > 0.
Zn° ↔ Zn2+ (1 mol L-1) + 2e | Ec. 1 |

H+ 1 mol L-1 + 2 e↔ H2 (g,1 atm) | Ec. 2 |

Zn s + 2 H+ 1 mol L-1 ↔ H2 (g, 1 atm) | Ec. 3 |
2)

Experimentalmente, es imposible determinar el valor absoluto de los potenciales normales de oxidación para cada una de las reacciones anteriores. Para fijar un valor de potencial de oxidacióndel Zn, se ha asignado 0 volt arbitrariamente al valor del potencial normal de oxidación del electrodo de hidrógeno en condiciones de 25 °C y 1 atmósfera de presión.
H2 g,1 atm ↔ 2H+ 1 mol L-1 + 2 e E ° = 0,00 V | Ec. 4 |

Así el potencial en la pila, Zn0/ Zn2++ 1 mol L-1 // H+ 1 mol L-1 / H2( g, 1 atm ) es igual a +0,76 volt, y corresponde al potencial normal de oxidación del Zn (E°=0,76 V). El valor 0,76 V nos indica que el Zn° tiene mayor potencial de oxidación que el H2, por lo tanto, Zn0 actuará como agente reductor frente al ion H+ el cual se reducirá a H2. El electrodo de Zn0/Zn2+ puede actuar como cátodo o ánodo. Si frente a una pareja M0/Mn+ actúa como ánodo, en él se ha producido una reacción de oxidación, según:
Zn0 ↔ Zn 2++ 2 e | Ec. 5 |

Y la parejaM0/Mn+ ha sufrido una reducción
Mn+ + ne ↔ M0 | Ec. 6 |

Por lo tanto, el potencial de oxidación de Zn0 es mayor que el potencial de oxidación de M0.
Si el electrodo Zn0/Zn 2+ ha actuado como cátodo frente a una pareja M10/M1n+, entonces el ion Zn 2+ se redujo a Zn0, y por lo tanto, M10 posee potencial de oxidación mayor que Zn0.
Lo anterior se puede resumir:M10
Zn0
M0
Procedimiento experimental
Materiales | | Reactivos Solución (1 mol L-1) de: | |
* 2 Vasos de precipitado de 250 mL | * | * Nitrato de amonio | * |
* tubo en U | * | * Sulfato de zinc | * |
* algodón | * | * Sulfato de cobre (II) | * |
* voltímetro y conexiones | * | * Sulfato de aluminio | * |
* 2barras de grafito | * | * Nitrato de magnesio | * |
* láminas de Zn, Cu, Pb, Al y cinta de Mg | * | * Yoduro de potasio | * |
| * | * Permanganato de potasio | * |
| * | * Nitrato de plomo (II) | * |
| * | * Yodo en yoduro de potasio | * |
| * | * Sulfato ferroso y férrico | * |

Procedimiento
1. Coloque en unvaso de precipitado solución de ZnSO4 y una lámina de Zn limpia como conductor. Este será nuestro sistema de referencia. En el otro vaso coloque primero solución de CuSO4 y una lámina de cobre. A continuación, conecte los conductores e intercale un voltímetro (El sentido en el cual se conectan los conductores al voltímetro va a depender de la pareja específica de pares redox que se empleará en...