Interpretaciones electroquímicas

DATOS
Se realizó la instalación de una pila de Daniell, para ello se colocó 20 ml de una solución 0.1 M de ZnSO4 en un vaso de precipitado de 50 ml y en otro vaso, 20 ml de una solución 0.1 M de CuSO4. Ambos vasos fueron unidos con un tubo doblado en U que contenía solución salina de NaCl al 10% tapando sus extremos con algodón (desempeñando el papel de un puente salino). En el vaso quecontenía CuSO4 se colocó un electrodo de cobre y en el vaso con ZnSO4 un electrodo de Zn, ambos electrodos presentaban terminales de alambre de cobre que se unieron a los polos de un voltímetro con el que se cuantificó la F. E. M.
-Cálculos para la preparación de las soluciones
a) Sulfato de cobre + 5 H2O
M=g/(PM×L)
g=M×PM×L=0.1×249.685 g/mol×0.05 L=1.248 g
Se pesan 1.248 g de CuSO4 + 5H2O y seaforan con 50 ml de agua destilada.

b) Sulfato de zinc + 7H2O
M=g/(PM×L)
g=M×PM×L=0.1×287.54g/mol×0.05 L=1.437 g
Se pesan 1.437 g de ZnSO4 + 7H2O y se aforan con 50 ml de agua destilada.
-Esquema de la instalación realizada en el laboratorio







-Interpretación
La reacción que se produjo corresponde a una reacción de óxido-reducción por desplazamiento, en este caso elCu presente como CuSO4 es desplazado por el Zn que se encuentra en estado libre, tal como se muestra en la siguiente reacción:
Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu
El fundamento de la reacción de desplazamiento del Cu por Zn radica en la transferencia de electrones del átomo de Zn al ión de Cu. Si se observa la serie electromotriz, se puede inferir que el Zn desaloja al Cu de su sal,mientras que el proceso inverso no se produce. Esto se debe principalmente a la mayor tendencia que presente el Zn para ceder sus electrones en comparación con el Cu. En nuestro caso particular, la transferencia de dichos electrones se efectuó a través de un conductor eléctrico, a medida que avanzaba la reacción se estableció un flujo constante de electrones que finalmente generó electricidad.El montaje de la pila de Daniell hizo posible la transferencia de electrones a través del conductor, de manera que el dispositivo produjo energía eléctrica a partir de una reacción redox espontanea. Esta pila o celda se encuentra formada por dos electrodos sumergidos en una solución electrolítica, denominados como “media celdas”, en donde dichas soluciones son diferentes y se encuentranseparadas para evitar la reacción directa entre los reactivos. La función de emplear un puente salino es aislar a los reactivos pero manteniendo el contacto eléctrico entre las dos semiceldas. Los metales de cobre y zinc empleados se encontraban conectados por medio de un conductor metálico externo. El metal de zinc en nuestra pila de Daniell es el ánodo, electrodo donde ocurre la oxidación (se pierdenelectrones) y el metal de cobre es el cátado, electrodo donde ocurre la reducción (se ganan electrones); el ánodo se considera como negativo con respecto al cátado para poder explicar la corriente eléctrica que pasa por el conductor externo.
-Potenciales estándar de reducción
Electrodo Reacción E° (V)
Zn++/Zn Zn++ + 2e- Zn
-0.76
Cu++/Cu Cu++ + 2e- Cu
+0.34Mientras más negativo es el valor de E°, más activo es el metal. A partir del metal de Zn comienzan a trasladarse los electrones hacia el metal de Cu. Esta migración de electrones rompe el equilibrio existente entre el metal y sus iones dando lugar a una disolución gradual del metal. Al mismo tiempo los electrones que migran al otro metal descargan a los iones de la solución que se encuentran en lasuperficie del otro metal sin contacto directo entre ellos.


-Procesos electródicos

Zn0 - 2e- Zn++ Proceso de oxidación
Cu++ + 2e- Cu0 Proceso de reducción
Zn0 + Cu++ Cu0 + Zn++
Ecuación molecular de la misma reacción:
Zn0 + CuSO4 ZnSO4 + Cu0

-Cálculo de la fuerza electromotriz (F. E. M.) teórica
Si las...