Electroquimica

Páginas: 20 (4990 palabras) Publicado: 26 de mayo de 2012
Universidad San Carlos de Guatemala
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Química
Área de Fisicoquímica
Laboratorio de Fisicoquímica 2
Ing. Tay
Aux. William Fagiani










Práctica 1:
ELECTROQUÍMICA




























































A. MARCO TEÓRICO:

Una celda electroquímicaes un dispositivo que puede producir trabajo eléctrico en el entorno debido a la diferencia de potencial eléctrico en un sistema heterogéneo de dos o más fases. Está formada por dos terminales positivo y negativo, si se conectan las dos terminales a un dispositivo que determine el voltaje y por medio del puente salino los electrones fluyen de la terminal del ánodo (electrodo en el que se llevaacabo la oxidación) al cátodo (electrodo en el cual se lleva acabo la reducción). Se produce trabajo en el entorno y en el interior de la celda una reacción química, la reacción de celda.
El objetivo de la elaboración de las celdas electroquímicas fue analizar el comportamiento de la fuerza electromotriz en las reacciones electroquímicas en función de la temperatura por lo cual fue necesarioconocer los siguientes conceptos:
A. Diagrama de Celda:

La celda electroquímica se representa mediante un diagrama que muestra tanto la forma oxidada como la forma reducida de la sustancia electroactiva, como cualquier especie que este involucrada en la reacción del electrodo. Los electrodos metálicos (o colectores metálicos inertes) se colocan en los extremos del diagrama; las sustanciasinsolubles se colocan en posiciones interiores adyacentes a los metales y las especies solubles se colocan en la región media del diagrama, se escriben los estados de agregación de todas las sustancias y se proporciona las concentraciones. A menudo se utiliza un puente salino, como un gel de agar saturado con KCl entre las soluciones para eliminar el potencial de unión. Ejemplo:
Zn (s) | ZnSO4(ac,1M)| | CuSO4 (ac, 1M ) | Cu (s)

A. Celda de Daniell:

Una celda electroquímica que consiste en dos sistemas de elctrodo (dos medias celdas) separadas por un puente salino que evita que las soluciones se mezclen pero permite el flujo de corriente entre los dos compartimientos. Cada media celda consiste en un metal, cinc o cobre, inmerso en una solución de una sal muy soluble delmetal tal como ZnSO4 o CuSO4. Los electrones están conectados al exterior mediante los alambres de platino el diagrama de la celda es:














Ejemplo 1: Para una celda de Cu y Zn.
Pt (s) Zn (s) | Zn+2 (ac,1 M)| | Cu+2 (ac, 1 M ) | Cu (s) Pt(s)
Los cambios de celda se representan por:
En el electrodo izquierdo: Zn (s) → Zn+2 (aq) + 2e-
En el circuitoexterno: - 2e- (Zn) → + 2e- (Cu)
En el electrodo derecho: Cu+2 (aq) + 2e-(Cu) → Cu(s)
La transformación global es la suma de estos cambios:
Zn0(s) + Cu+2(aq) → Zn+2 (aq) +Cu0(s)

El equilibrio se establece por el paso libre de los electrones a través de la interfaz las cuales son:
Ξ1=ξZn ξ1 = ξ2
Donde la diferencia ξ2, ξ1 son los potenciales del electrodo de cinc encontacto con una solución que contiene al ión cinc. La diferencia de potencial eléctrico de cualquier celda esta definido por:
ξ = ξ (derecho) – ξ (izquierdo) en este caso el potencial de la celda es:
ξ = ξ2 – ξ1 = ξCu – ξZn
[Ecuación 1, Ref. 1, Pág. 398]
La diferencia ξCu - ξZn puede medirse dado que es una diferencia de potencial entre dos fases que tienen la misma composición química(ambas en platino). El electrodo que se oxida en este caso es el Zn (ánodo) y el electrodo que se reduce es el Cu (cátodo) y el flujo de electrones van del ánodo al cátodo.


El trabajo eléctrico producido W es menor o igual a la energía de Gibbs de la reacción de celda – ΔG:
WEl ≤ -ΔG & – WEl= Q(ξCu – ξZn) = -2Fξ
Entonces:
ΔG = – nFξ
[Ecuación 2, Ref. 1, pág. 399]
Donde:
ΔG =...
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