Potenciales químicos

Número de equipo: 1
Integrantes: Lemus Benítez Gabriel Alejandro
Luna Díaz Iyara de la Paz
Mendizábal Alcántara David Joseph
Perrusquía Hernández Jesús David

Práctica 1: Potenciales termodinámicos
Objetivos:
Determinar los potenciales termodinámicos para la reacción redox que se lleva a cabo en la pila de óxido de plata-zinc.
Conocer la interpretación física de los potenciales termodinámicos ysu importancia.
Introducción:
Las reacciones de óxido-reducción, son aquellas en las que existe una transferencia de electrones entre elementos de los reactivos, es decir, hay un cambio en sus números de oxidación. Aquellos elementos que pierden electrones se dice que se oxidan, y se les llama agentes reductores; a los elementos que ganan electrones, se dice que su número de oxidación se“reduce”, y se llaman agentes oxidantes.
Estas reacciones son el principio de funcionamiento de los dispositivos llamados “pilas”. Una pila es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica. El nombre, proviene de la forma en que se acomodaban los elementos que la constituyen “apilándolos” para poder estudiarlos mejor y que tuviera un mejor funcionamiento. La energía obtenida esconsecuencia de la separación física del reductor y el oxidante, que permite llevar a cabo la transferencia de electrones por un conductor externo, que produce trabajo eléctrico. Además las reacciones en estas pilas son espontáneas.
Un caso particular de pilas, es la pila de òxido de plata-zinc, cuya reacción redox es la siguiente:
Zn(s) + 2OH-(ac)  ZnO(s) + H2O(l) + 2e (1)
Ag2O(S) + H2O(l) + 2e 2Ag(s) + 2OH-(ac) (2)
Reacción global:
Ag2O(S) + Zn(s)  2Ag(s) + ZnO(s) (3)
Estas pilas presentan grandes ventajas por su tamaño, como su portabilidad, larga duración y diferencia de potencial constante, y es utilizada en dispositivos de pequeño tamaño como relojes, cámaras, calculadoras, etc.
El potencial eléctrico en un punto, es el trabajo que debe realizar un campoelectrostático para mover una carga positiva de dicho punto a un punto de referencia. El trabajo eléctrico es la energía obtenida cuando una carga se mueve bajo la influencia de un campo eléctrico de un punto a otro.
Matemáticamente:
V= W/q respecto a un punto V0 =0
De donde:
W=qV
La constante será la cantidad de moles de electrones que se transfieren multiplicada por su carga fundamental:(1.6022x10-19C/e)(6.022x1023e/mol) = F = 96485 C/mol
La constate de Faraday nos permite simplificar los cálculos, ya que para conocer la carga total transferida, basta multiplicar la constante por la cantidad de moles de electrones transferidos en la reacción:
q=nF
De donde:
Welec= -nFV.
Con esta ecuación, basta con conocer la reacción y medir el potencial eléctrico para calcular el trabajo que produce la pila.Esta será la base de la realización de esta práctica.
Como se mencionó anteriormente, el principio de estas pilas es una reacción espontánea. Para saber si una reacción es espontanea utilizamos los siguientes criterios:
Cuando un sistema para de un estado energético mayor para alcanzar el estado de equilibrio (mínima energía)
Al pasar de un estado de mayor a uno de menor entalpía se desprendeenergía durante el proceso que generalmente se percibe como un aumento de la temperatura en los alrededores, lo que implica que ΔH sea negativo (exotérmico).
Otro criterio de espontaneidad es el de máxima entropía. Cuando aumenta el desorden por lo que ΔS sea positivo, sin embargo de la ecuación ΔG= ΔH- TΔS se obtiene que ΔS < 0.
El criterio de espontaneidad por la energía libre de Gibbs nos diceque para todo tipo de reacción ΔG nunca debe ser mayor a 0.



Metodología experimental.
Materiales:
Multimedidor.
2 cables banana.
Parrilla de agitación magnética.
Matraz Erlenmeyer.
Pila de óxido de plata-zinc de 1.6 V
Vaso de precipitados de 1L
Resistencia eléctrica y agua.
Termómetro digital.
Aceite de nujol.
Procedimiento:
1. Colocar agua en el vaso de precipitados y calentarla con ayuda...