Pila galvanica

PILA GALVANICA
OBJETIVO:
Construir varias pilas galvánicas a partir de los electrodos Fe, Cu y Al y determinar la fuerza electromotriz de las siguientes celdas Fe/Al y Cu/Al
FUNDAMENTO TEORICO:
El concepto de Electroquímica implica transformaciones que requieren la presencia de electrodos. Dos electrodos sumergidos en un electrólito y unidos externamente por un conductor metálico forman loque se conoce como celda electroquímica. Si en la celda ocurre una reacción química que da lugar a una corriente eléctrica, se llama pila o celda galvánica. Si por el contrario, una corriente externa da lugar a una reacción química, entonces se llama celda o cuba electrolítica. Las pilas voltaicas (o galvánicas) son células electroquímicas en las que tiene lugar espontáneamente un proceso deoxidación-reducción que produce energía eléctrica.
En el estudio de las celdas galvánicas hay dos cosas a determinar, una la fuerza electromotriz de la celda, y otra la reacción responsable de tal fuerza electromotriz. Consideremos una celda Daniell. Como se indica en la figura, ésta consta de un electrodo de cinc sumergido en una disolución de ZnSO4 y otro de cobre sumergido en una disolución deCuSO4.

Cada electrodo con su disolución se llama semicelda de la celda; en este caso, las dos semiceldas pueden estar separadas bien por un puente salino, o bien por un tabique poroso. Un puente salino es un tubo en forma de U que contiene una disolución concentrada de electrólito inerte respecto al proceso redox (por ejemplo, KCl). El puente salino cumple 3 funciones: permite el contacto eléctricoentre las disoluciones, impide que se mezclen y
mantiene la neutralidad eléctrica en cada semipila. Cuando los dos electrodos se unen, una corriente eléctrica circula de uno a otro, como puede observarse intercalando un amperímetro debido a que existe una diferencia de potencial entre los dos electrodos. La reacción que da lugar a esta fuerza electromotriz es:

Zn + Cu+2 →Zn+2 + Cu (1)

Dichareacción se puede descomponer en dos partes, una que tiene lugar en el electrodo de la izquierda,
Zn → Zn+2 + 2e- (2)

y otra que tiene lugar en el electrodo de la derecha,

Cu+2 + 2e- → Cu (3)

Toda reacción que da lugar a electrones es una oxidación y aquella que consume electrones es una reducción; por tanto, en el electrodo de la izquierda ocurre una oxidación, quedando el Zn cargadonegativamente, y en la semicelda del Cu ocurre una reducción, quedando este cargado positivamente. Los electrones salen del electrodo negativo y van al positivo a través del conductor que une ambos electrodos.
El electrodo en el que ocurre la oxidación se llama ánodo y está cargado negativamente. El electrodo en el que ocurre la reducción se llama cátodo y está cargado positivamente.
En ladisolución los electrones son transportados por los iones, moviéndose los iones negativos hacia el electrodo negativo y los positivos hacia el electrodo positivo. Si se suman las reacciones (2) y (3) se obtiene la (1), que es la reacción de la celda, que da lugar a una fuerza electromotriz. La fuerza electromotriz de una celda galvánica se define como:

E= Ecatodo - Eanodo

donde Ecatodo y Eanodoson los potenciales en los terminales de los electrodos de la derecha e izquierda, ambos medidos con el mismo patrón. La celda se suele representar por,

Zn / Zn++ (M) // Cu++ (M')/ Cu
ANODO (-) CATODO (+)

donde M y M' son las concentraciones molares de las disoluciones de Zn2+ y Cu2+, cada línea representa una interfase, y la doble línea quiere decir que la unión entre las dossemiceldas no contribuye a la fuerza electromotriz de la celda.

MATERIAL USADO:
* Polímetro
* Chapas de Al, Cu y Fe
* Puente salino
* Conexiones tipo cocodrilo
REACTIVOS:
* Sulfato ferrico Fe2(SO4)3 PANREAC Pm= 399.9
* Nitrato de aluminio nonahidratado Al(NO3)3 PANREAC Pm=375.13
* Nitrato cúprico trihidratado Cu(NO3)2 PANREAC Pm=241.60
* Disolución de KCl 1M...