Equilibrio quimico

Modificación de Callaud: la celda de gravedad
Esta modificación fue propuesta por el francés Callaud hacia 1860, sustituyendo el material poroso que separaba las dos disoluciones de electrolito por una simple separación gravimétrica, en función de las diferentes densidades de las dos disoluciones. Esto mejora la corriente obtenida y se puede emplear siempre que la pila esté en reposo En un únicorecipiente se tienen dos disoluciones separadas por su diferente densidad (de ahí el nombre de celda de gravedad):
Una disolución densa y concentrada de cristales de sulfato de cobre (II) en el fondo del recipiente. Dentro de ella un electrodo metálico de cobre unido a un cable que sale fuera del recipiente y que actúa como electrodo positivo.
Una disolución diluida y menos densa de sulfato dezinc que sobrenada sobre la anterior. Dentro de ella un electrodo de zinc con forma de pata de gallo, unido a un cale que actúa como electrodo negativo.
Entre ambos electrodos existe una diferencia de potencial aproximada de 1,10 voltios.


Modelo con puente salino
Más modernamente, se construye la pila separando las dos semirreaciones en dos recipientes diferentes: en uno de ellos hay unelectrodo de cobre en una disolución de sulfato de cobre; en el otro recipiente hay una barra de zinc en una disolución de sulfato de zinc. Ambos electrodos metálicos están conectados por un cable conductor por donde circula la corriente eléctrica. Los dos recipientes están unidos por el puente salino que permite que la pila no se polarice por acumulación de cargas de un mismo signo en cadasemicelda.





Batería de plomo y ácido (De Automóvil)
Ánodo
Plomo esponjoso

Cátodo
Dióxido de plomo(PbO2)

Electrolito
Ácido sulfúrico disuelto en agua.
Energía específica
331 –42 Wh/kg2

Densidad energética
60–110 Wh/l2

Potencia específica
180 W/kg 3

Eficiencia carga/descarga 50–95%4

Energía / precio consumidor 7(sld)–18(fld) Wh/US$

Velocidad de auto descarga (%/mes)3–20% / mes2

Durabilidad (ciclos) 500–800 ciclos5

Voltaje de célula nominal 2.0 V6

Temperatura de carga mín. −40 °C, máx. 50 °C











CATION λ+∞
H3O+ 349.8
Li+ 38.7
Na+ 50.1
K+ 73.5
NH4+ 73.4
Ag+ 63.9
½ Mg 2+ 53.1
½ Ca 2+ 59.5
½ Ba 2+ 63.6
½ Cu 2+ 53.6
½ Pb 2+ 69.5
1/3 Fe 3+ 68.0
1/3 La 3+ 69.6
ANION λ-∞
OH- 198.3
Cl- 76.3
Br- 78.2
I- 76.8
NO3- 71.4
ClO4-67.4
HCO3- 44.5
CH3COO- 40.9
HC2O4- 40.2
1/2SO4 2- 79.8
1/2CO3 2- 69.3
1/2C2O4 2- 74.3
1/4Fe(CN)6 4- 110.5


PROBLEMA 1
Tenemos una pila formada por un electrodo de cobre y otro de cinc sumergida en una disolución acidulada de sulfato de cobre, por la que pasa una corriente de 10 Amperios durante 1 hora. Determinar: a) El valor de su f.e.m. y cuál será el polo positivo.

RESOLUCIÓNEl ánodo, (polo negativo) es aquel electrodo en el cual se produce la oxidación: Zn —> Zn 2 + + 2 e –
El cátodo, (polo positivo) es aquel electrodo en el cual se produce la reducción: Cu 2 + + 2 e - --> Cuº
Por lo que la reacción total de la pila es:
Cu 2 + + Znº --> Cuº + Zn 2 +=> Znº/Zn 2 +// Cu 2 +/Cuº

El potencial normal será:
Eº = Eº 2+ + Eº 2+ = 0,763 + 0,337= 1,10 v


PROBLEMA 2
Para la determinación del producto de solubilidad del sulfuro de zinc se utiliza una pila Daniell: Zn/Zn 2 + //Cu 2 + /Cu. La concentración de Cu 2 + se hace 1 M, mientras que en el ánodo se añade sulfuro sódico hasta que la concentración en iones S 2 - es 1 M y ha precipitado casi todo el zinc.
Sabiendo que en esas condiciones el potencial de la pila es 1,78V.Calcular el producto de solubilidad del sulfuro de zinc. Datos: Eº Zn 2 +/ Zn = - 0,76 V y Eº Cu 2 + /Cu = 0,34 V

La reacción que tiene lugar en esa pila es:
Zn + Cu 2 +—> Cu + Zn 2 +


Al despejar: lg [Zn 2 + ] = - 23,05; [Zn 2 + ] = 10 - 23,05

Su producto de solubilidad es: Ps = [Zn 2 + ].[S 2 - ] Si para el caso que nos dan la concentración de los iones sulfuro es 1 M y la...