Potenciometria

Potenciometría
Pila de Daniell
La pila Daniell o celda de Daniell (a veces escrito como celda Daniel), también llamada celda de gravedad o celda de pata de gallo (llamada así por la forma del electrodo de zinc) fue inventada en 1836 por John Frederic Daniell, que era un químico británico y meteorólogo. Esta pila supuso una gran mejora sobre la pila voltaica que fue la primera celda galvánicadesarrollada. La fuerza electromotriz, o voltaje o tensión teórica de esta pila es de 1,10 voltios, y la reacción química que tiene lugar es:
Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s). Eº=1,10 V
Esta formada de la siguiente forma: Un recipiente que contiene una solución de sulfato de cobre, en la cual se encuentra introducida una lamina limpio de cobre.
En la solución se sumerge un vaso poroso quecontiene una solución de sulfato de zinc, dentro de la cual contiene una lamina limpia de zinc.
Cuando el circuito se cierra usando conductores metálicos se observa un flujo de corriente desde la lamina de zinc hacia la de cobre. En la superficie de la lamina de zinc (se produce la oxidación como anodo) y en la lamina de cobre se realiza la reducción (catodo).

Energía Libre de Gibbs
Entermodinámica, la energía libre de Gibbs (o energía libre) es un potencial termodinámico, es decir, una función de estado extensiva con unidades de energía, que da la condición de equilibrio y de espontaneidad para una reacción química (a presión y temperatura constantes).
La segunda ley de la termodinámica postula que una reacción química espontánea hace que la entropía del universo aumente,ΔSuniverso > 0, así mismo ΔSuniverso esta en función de ΔSsistema y ΔSalrededores. Por lo general sólo importa lo que ocurre en el sistema en estudio y; por otro lado el cálculo de ΔSalrededores puede ser complicado.
Por esta razón fue necesario otra función termodinámica, la energía libre de Gibbs, que sirva para calcular si una reacción ocurre de forma espontánea tomando en cuenta solo las variables delsistema.

Potencial de celda
Durante el funcionamiento de la celda, ocurren movimientos de iones en la interfaz electrodo-solución. Al cabo de un tiempo se genera un exceso de cargas positivas y negativas respectivamente en la solución próxima a cada electrodo. Este desequilibrio provocará que las reacciones de oxidación-reducción ocurran a una velocidad cada vez menor. Para evitarlo se utilizaun electrolito fuerte en el interior del puente salino, con iones que no interfieran en las reacciones de electrodos pero que aseguren el balance de cargas.
Para construir una celda bastará entonces utilizar por ejemplo como material de los electrodos, dos metales diferentes en contacto con sales solubles del mismo metal (por ejemplo cobre y sulfato de cobre, zinc y sulfato de zinc, etc.). Coneso tenemos organizada una celda, pero qué sucederá cuando se cierre el circuito, ¿ocurrirá alguna reacción química?...analicemos
Podría suceder:
Que los iones cobre se redujeran a cobre metálico y que el zinc se oxidara (y disolviera) a ión zinc; o bien que el cobre se pasara a la solución como ión y el zinc oxidado se redujera a metal:

¿Cómo predecir cual reacción se producirá?, o de otramanera, ¿si colocamos un voltímetro en paralelo con la celda, qué valor se leerá?
Para poder contestar estas inquietudes necesitamos de mayor información, por ejemplo conocer cuáles son los potenciales redox estándar de las especies participantes.
Potenciales redox
Considerando los valores de los potenciales de reducción estándar para el la reducción de Cu(II) y del Zn(II), 0,337V y -0,763Vrespectivamente.
Dependiendo cuál par de reacciones químicas que consideremos, y teniendo concentraciones de las especies iónicas iguales a 1M obtendremos un valor de potencial global de 1,10V o -1,10V.
Basado en la misma definición de potencial de celda, un valor positivo significa que la reacción planteada ocurre de manera espontánea. Es importante aclarar en este momento que en las técnicas...