informe de celdas galvanicas

Universidad interamericana de Puerto Rico
Rencinto de San German
Departamento de Biologia, Quimica Y Calidad Ambiental









Termodinámica de Celdas Electroquímicas












I. Objetivos
El objetivo de este experimento es medir la fuerza electromotriz de una celda electroquímica a diferentes temperaturas. Además, determinar la pendiente de la gráfica Voltaje vs.Temperatura absoluta y los valores de ΔH°, ΔS° y ΔG° de la reacción en la celda.

II. Introducción

En la naturaleza y para el sustento diario del ser humano se realizan muchas operaciones que involucran reacciones en las que se produce un intercambio electrónico entre diversasespecies, ya sea formándose pares electroquímicos y/o celdas electroquímicas, o sencillamente reacciones deoxidación-reducción “redox”. En ellas una de las especies se
oxidará y la otra resultará con un estado de oxidación menor que el inicial (reducirá).
La diferencia en potencial entre los electrodos de una celda cuando no pasa corriente a través de ellos, se denomina fuerza electromotriz y se mide como la diferencia de los potenciales de reducción. La energía necesaria para que ocurra una reacción dependerádel número de electrones (e-) intercambiados y del par redox utilizado. Cuando se forma una celda, la diferencia de potencial se puede determinar utilizando la Ecuación de Nernst:

Donde,
ΔE= potencial de la celda
ΔE° = potencial estándar
R = constante de los gases
T = temperatura absoluta (K)
F = constante de Faraday (96,485.34 C/mol)
Kc = constante de las especies en solución
n =número de electrones transferidos en la reacción
El potencial del electrodo se refiere a la reacción de reducción de un elemento en comparación con un electrodo de referencia (electrodo de Hidrógeno), y potenciales positivos indican que la reacción de reducción es espontánea. Potenciales negativos significan que la reacción que tiene lugar es la oxidación. Las celdas galvánicas o voltaicas,constan de dos electrodos metálicos sumergidos en una solución que posee iones del respectivo metal, los electrodos se conectan por medio de cables y las soluciones por un puente salino. Una celda electroquímica está formada por una combinación adecuada de electrodos y soluciones, que permiten la generación de electricidad por medio de una reacción redox espontánea.


Figura 1: diagrama de celdade Daniell
La figura anterior muestra el esquema electroquímico de una celda Daniell. La celda de Daniell está formada por un electrodo de zinc sumergido en una solución de sulfato de Zinc y otro electrodo de cobre sumergido en una solución de sulfato de cobre. Ambos electrolitos están separados por un puente salino que evita su reacción directa. Cuando se cierra el circuito externo, loselectrones del zinc retornan a través de él al polo opuesto, mientras que en el interior del electrolito se reanuda la corriente de iones que circula en sentido contrario. El cobre tiene un potencial estándar de +0.342 V y el Zn de –0.762 V, por eso en una celda de Daniell el cobre se reduce y el zinc se oxida. El potencial estándar de la celda de Daniell será:
0.342 – (-0.762) = 1.104 V
0.342 + 0.762 =1.104 V
En el polo negativo, el metal dona electrones al circuito exterior, por lo que se produce la
oxidación y la reacción es:
Zn ↔ Zn+2 + 2e-

Los iones zinc pasan a la solución. En el polo positivo, el metal recibe electrones del circuito exterior produciéndose la reducción:
Cu+2 + 2 e- ↔ Cu
La reacción global del proceso de descarga es:
Cu+2(ac) + Zn (s) ↔ Cu (s) + Zn+2 (ac)

Lareacción química de una celda se denota como por ejemplo para la celda de Daniell del
siguiente modo:
Zn (s) | Zn+2(ac) (0.01m) || Cu+2(ac) (0.01m) | Cu (s)
donde,
I – representa el cambio de fase
II – representa el puente salino
La termodinámica estudia el intercambio de energía entre un sistema y sus alrededores. La
aplicación de la termodinámica al estudio de los sistemas químicos...