Celdas

TERMODINÁMICA DE CELDAS ELECTROQUÍMICAS.
ESPINOSA, M.A; RAMOS, F.A.
Laboratorio de Cinética. Química. Facultad de Ciencias
Universidad Santiago de Cali
2010

RESUMEN
Se construyeron tres celdas galvánicas de la siguiente manera, Zn/Zn2+, ZnSO4 (0,1M) ΙΙ Cu2+, CuSO4 (0,1M)/Cu, Zn/Zn2+, ZnSO4 (0,1M) ΙΙ Fe3+, Fe(NO3)3 (0,1M)/Fe2+, FeSO4 (0,1M) y Cu/ Cu2+, CuSO4 (0,1M) ΙΙ Fe3+, Fe(NO3)3(0,1M)/Fe2+, FeSO4 (0,1M). A estas celdas se les midió el potencial a diferentes temperaturas entre 60 °C – 10°C, y con estos resultados, se estableció la dependencia entre el potencial de celda y la temperatura, además se encontró el coeficiente de temperatura y los cambios de energía libre, entalpia y entropía para cada celda.
_____________________________________________________________________

1. INTRODUCCION.
Cuando se deja pasar una corriente eléctrica a través de un electrolito, se presentan reacciones químicas en la superficie de los electrodos acompañadas por la entrada o salida de electrones. Las reacciones electroquímicas son ocasionadas por una fuente externa de corriente. Sin embargo, también es posible el fenómeno contrario, o sea que las reacciones electroquímicasque tiene lugar en dos distintas superficies en contacto, perteneciente a conductores de primera y segunda clase, ocasionen una corriente eléctrica, es decir, que dos electrodos introducidos en un electrolito causen el paso de una corriente por el conductor metálico que une los electrodos. En los electrodos, las reacciones electroquímicas, originadas por el paso de la corriente a través delconductor, transcurren solo a circuito cerrado (durante el paso de corriente) y cesan a circuito abierto.
Una celda galvánica consta de dos semiceldas. En su forma más simple, cada semicelda consta de un metal y una solución de una sal del metal. La solución de la sal contiene un catión del metal y un anión para equilibrar la carga del catión. En esencia, la semicelda contiene el metal en dos estadosde oxidación, y la reacción química en la semicelda es una reacción redox, y se puede ilustrar así:
M n+ (especie oxidada) + n e- M (especie reducida)
En una celda galvánica, un metal es capaz de reducir el catión del otro y por el contrario, el otro catión puede oxidar al primer metal. Las dos semiceldas deben estar separadas físicamente de manera que las soluciones no se mezclen. Se utiliza unpuente salino o una placa porosa para separar las dos soluciones.
El número de electrones transferidos en ambas direcciones debe ser el mismo, así las dos semiceldas se combinan para dar la reacción electroquímica global de la celda. Para dos metales A y B:
A n+ + n e- A
B m+ + m e- B
m A + n B m+ n B + m A n+
Los aniones también deben ser transferidos de una semicelda a la otra. Cuando unmetal se oxida en una semicelda, deben transferirse aniones a la semicelda para equilibrar la carga eléctrica del catión producido. Los aniones son liberados de la otra semicelda cuando un catión se reduce al estado metálico. Por lo tanto, el puente salino o la membrana porosa sirven tanto para mantener las soluciones separadas como para permitir el flujo de aniones en la dirección opuesta alflujo de electrones en el cable de conexión de los electrodos.
Los estudios electroquímicos son útiles en el estudio de baterías, en el refinamiento de metales, en la inhibición de corrosión (galvanización, protección catódica, etc.) y otros procesos industriales. Son útiles también en sistemas vivos tales como la transmisión de señales eléctricas a través de los nervios. Además, estudioselectroquímicos de diversos sistemas nos permiten obtener información fundamental acerca de muchas reacciones químicas como la determinación de la constante de equilibrio, pH y la determinación de iones en solución.

2. METODOLOGÍA.
1. Inicialmente se prepararon las siguientes semiceldas de reacción:

* Cu/Cu2+ (-0,337 V)
* Zn/Zn2+ (0,7618 V)
* Fe2+/Fe3+ (-0,771 V)

2. Se...