informe de pila


Universidad de CHILE.
FACULTAD DE CIENCIAS.
Departamento de Química
Carrera de Ing. en Biotecnología Molecular

Informe Laboratorio Nº 5
“Medición de los Parámetros Termodinámicos de una Pila”











Claudia Fernanda Terraza Aguirre (cterraza@ug.uchile.cl).

Curso de Fisicoquímica II
Profesor: Dr. Juan Sebastián Gómez Jeria
Fecha de realización: 02/05/2013
Fecha de entrega: 09/05/2013.Resumen


El presente trabajo práctico tiene como objetivo determinar los parámetros termodinámicos de una pila (Energía libre de Gibbs, Entropía y Entalpía). A partir de las mediciones y cálculos realizados se obtuvo que ξ = 0,559 V; ΔG = -107870,61 J; ΔS= 52,08 J·K -1 y ΔH = -92342,96 J, donde el error asociado a cada parámetro es 20,73%; 20,76%; 41,17% y 47,07%, respectivamente.Resultados Brutos Obtenidos

Los datos registrados en la realización de este práctico se detallan a continuación:

Tabla I: FEM medida en la celda electroquímica a distintos intervalos de temperatura.

Temperatura [°C]
FEM [mV]
60
568
55
566
43
564
40
563
35
561
30
560
25
560
20
558
0
548














Análisis de Datos

A partir de los datos de la Tabla I, se construyó la Tabla II, en donde semuestran los mismos datos anteriores, pero en unidades empleadas en el sistema internacional (Kelvin y Volts) para la temperatura y la FEM respectivamente:

Tabla II: FEM medida en la celda electroquímica a distintos intervalos de temperatura, en unidades del SI.

Temperatura [K]
FEM [V]
333,15
0,568
328,15
0,566
316,15
0,564
313,15
0,563
308,15
0,561
303,15
0,560
298,15
0,560
293,15
0,558
273,15
0,548Para la confección del gráfico mostrado a continuación en la Figura 1, se seleccionaron aquellos datos de la Tabla II que permitieron representar un comportamiento lineal entre temperatura y FEM, dichos datos se muestran a continuación en la Tabla III.


Tabla III: Datos seleccionados para la confección del gráfico FEM vs Temperatura.

Temperatura [K]
FEM [V]
333
0,568
313
0,563
308
0,561
3030,560



Figura 1: Gráfico de la FEM o Potencial Eléctrico de la celda electroquímica en función de la temperatura.


Del gráfico mostrado en la Figura 1, se obtuvo la siguiente ecuación de la recta:

(1)

Donde ξ corresponde a la FEM (en Volts) de la celda electroquímica y T corresponde a la temperatura (en Kelvin) en que se encuentra.

Considerando la ecuación química de la reacción que ocurreen la celda, es posible determinar el flujo de los electrones, así como el número de estos involucrados en el equilibrio de la reacción:

Pb0 + Cu+2 --------> Pb+2 + Cu0

Es posible apreciar que . Además, la constante de Faraday F = 96485,3415 C·mol-1. Estos datos serán empleados para calcular los parámetros termodinámicos de la pila, considerando una temperatura estándar de 25°C.

Para calcularel cambio en la energía libre de Gibbs (ΔG) se utilizará la siguiente expresión:

(2)

Donde z y F ya fueron descritos anteriormente. Además, a partir de la ecuación (1) se puede determinar ξ para condiciones de temperatura de 298,15 K, entonces:





Reemplazando dichos valores en (2) se obtiene que:






Considerando los datos anteriores,el cambio en la entropía (ΔS) puede ser determinado mediante la expresión (3):
(3)

De la ecuación (1) se tiene que la pendiente de la recta es:



Por lo que al reemplazar los valores en la ecuación (3) se tiene que:





Finalmente, el cambio de entalpía (ΔH) está dado por la ecuación (4):(4)

Por lo que al emplear los datos obtenidos anteriormente:




Discusión

La realización de este trabajo práctico no estuvo exenta de inconvenientes. En una primera instancia, los valores medidos no mostraban una tendencia lineal entre temperatura y FEM medida, por lo que se realizó nuevamente, esta vez de forma más meticulosa y teniendo especial cuidado de que los caimanes de...