electroquimica


CELDAS ELECTROQUÍMICAS. POTENCIALES DE ELECTRODO.
Bueno Garcés, M. Liliana (1425884). bueno.martha@correounivalle.edu.co;
Romero Mosquera, Gabriela (1423427). gabriela.romero@correounivalle.edu.co;

13 de diciembre de 2014. Departamento de Química – Universidad del Valle.


En toda reacción Redox, debe haber tanto oxidación como reducción. En otras palabras, si una sustancia se oxida (pierdeelectrones), entonces la otra se debe reducir (gana electrones).
La energía liberada por una reacción redox reacción espontánea puede usarse para realizar trabajo eléctrico. Esta tarea se cumple por medio de una celda voltaica (o galvánica), un dispositivo en el que la transferencia de electrones tiene lugar a lo largo de un camino externo, y no directamente entre los reactivos. 1

Datos, cálculosy resultados.
El objetivo de la práctica fue construir una celda electroquímica y medir su potencial y posteriormente estudiar cuantitativamente el efecto del cambio de concentración, de las especies iónicas en una celda sobre el valor de su potencial.
Para ello, se usó una solución de CuSO4 {1M} en un vaso, y ZnSO4 en el otro vaso y los electrodos de Cu y Zn respectivamente como se muestra enla figura 1.
Se determinó la reacción que sucede en la celda sumergiendo una granalla de Zn en la solución de CuSO4, y una lámina de Cu en la solución de ZnSO4 {1M} observando los cambios que sucedieron. Ver discusión.
Luego las laminas se tocan con un papel filtro humedecido con una solución de KI/almidón (0.5 M en KI). Se observaron ciertos cambios. Ver discusión.
Finalmente usamos solucionesde CuSO4 de distintas molaridades; y con una semicelda Zn/ZnSO4 {1M} y se midieron los voltajes.

Fig. 1. Montaje de una celda electroquímica, soluciones de CuSO4 y ZnSO4.

De acuerdo a la literatura la reacción de la celda electroquímica la reacción sucede en dos etapas elementales [2], o semirreacciones.
Reacción del Zinc (ánodo):

Reacción del Cobre (cátodo):

La reacción global de lacelda:
[rxn. 1]

Como la reacción ocurrió en CuSO4 se usaron varias concentraciones de este y sus respectivos voltajes.
En la siguiente tabla se presentan los datos obtenidos de los voltajes:
Tabla 1. Datos experimentales del voltaje en las celdas.
Concentración de las soluciones [M]
Voltaje (V)
ZnSO4
CuSO4

1.0
1.0
1.09
1.0
0.1
1.08
1.0
0.01
1.07
1.0
0.001
1.05
1.0
0.0001
1.03

No obstante podemoscalcular el voltaje de cada solución con la ecuación de Nernst:

[ecu. 1]
Los valores teoricos se obtienen los valores de los potenciales estándar tanto del zinc como del cobre.



Debemos reconocer entonces, para hallar el tipo de reacción y usar los valores teóricos.

[ecu. 2]
En la siguiente tabla se presentan los datos obtenidos de los voltajes con la ecuación de Nernst con las diferentesmolaridades.
Tabla 2. Datos obtenidos con la ecuación 2. del voltaje en las celdas.
Concentración de las soluciones [M]
Voltaje (V)
ZnSO4
CuSO4

1.0
1.0
1.101
1.0
0.1
1.071
1.0
0.01
1.042
1.0
0.001
1.012
1.0
0.0001
0.983

Con los datos obtenidos procedemos a realizar una gráfica lineal con la ecuación 2.

Grafica 1. Ecuación lineal de Nernst

Discusión de resultados.
La celda electroquímica es undispositivo en el que la transferencia de electrones tiene lugar a lo largo de un camino externo y no directamente entre los reactivos.
El tipo de celda trabajada fue la galvánica, a causa de que esta transforma una reacción química espontanea en una corriente eléctrica.2
Las dos celdas construidas con las soluciones de CuSO4 y la otra ZnSO4 de la misma concentración [1M]. Estas dos celdas sonconectadas por dos uniones (puente salino y voltímetro). Ver Figura 1.
La primera unión es la del puente salino que permite el flujo de los electrones a lo largo del circuito externo sin establecer un contacto directo entre las soluciones. Y las conexiones del voltímetro para medir el voltaje producido en estas.
En cada solución se inserta un electrodo, en la solución de ZnSO4 se inserta un electrodo...