Quimica

Pràctica 10:
Construcció d’una pila Daniell

Alumne Ramon Revuelta Mendiguren
Classe: 2n Batx. E

1. Objectiu de la pràctica

En aquesta pràctica es procedirà en construir dues piles: la primera serà una pila Daniell, que és una pila clàssica que s’utilitza per fer els primers passos en el món de la electroquímica. La intensitat que proporciona aquesta pila és molt petita, i per tant,té un interès eminentment didàctic.

2. Introducció

Les piles són dispositius en què, a partir d’una reacció química d’oxidació-reducció espontània, s’obté corrent elèctrica.
Qualsevol pila consta de dos elèctrodes, l’ànode i el càtode, on té lloc respectivament una oxidació i una reducció.
Entre l’ànode i el càtode s’estableix una diferència de potencial que donarà lloc a un correntelèctric que viatja a través d’un conductor que uneix ànode i càtode.
Les reaccions que tindran lloc en la pila Daniell són:

* Ànode (oxidació): Zn (s) Zn 2+ (aq) + 2 e-
+ Càtode (reducció): Cu2+ (aq) + 2e- Cu (s)

Reacció global: Zn (s) + Cu2+ (aq) Cu (s) + Zn2+ (aq)

El pont salí d’una pila:
Una pila no funcionaria si estigués formada únicament per l’ànode i elcàtode. A mesura que en el càtode es va produint la reducció, la solució en contacte amb el coure va adquirint càrrega negativa a conseqüència de la pèrdua de cations Cu 2+ (aq), de manera que, si es neutralitza aquesta càrrega, l’existència d’una diferència de potencial oposada a la que s’estableix entre els borns de la pila no faria possible la circulació d’electrons.
Un pont salí estàconstituït per una dissolució salina, generalment de clorur de potassi (KCl), que tanca internament el circuit de la pila, i que a mesura que es va dipositant Cu (s) en el càtode va alliberant cations K+ (aq) que compensaran la càrrega negativa que es va generant en la dissolució d’aquest compartiment. De manera semblant, l’ió Cl- (aq) del pont salí passa a la solució del compartiment anòdic ineutralitza la càrrega positiva generada per l’entrada del catió Zn2+ (aq) a conseqüència de l’oxidació del Zn.

La força electromotriu d’una pila (F.E.M):
La força electromotriu (E) d’una pila es calcula de la següent manera:
E = E càtode – E ànode
on E càtode = potencial de reducció del càtode
E ànode = potencial de reducció de l’ànode
Quan la pila es troba en condicions estàndard(concentracions de les espècies solubles 1 M i pressió 1 bar) l’equació queda:
E0 = E0 càtode – E0 ànode
Les piles no duren eternament, i es van esgotant a mesura que van desapareixent els reactius de la reacció anòdica i catòdica.
D’aquest manera la E de la pila va disminuint seguint l’ Equació de Nerst, que per la pila Daniell seria:
E = E0 -RTnF ln Zn+2Cu+2

3. Part experimental
Material ireactius necessaris
Tubs d’assaig (uns 15 cm) i gradeta portatubs.
Comptagotes.
Barretes o làmines de coure i de zinc (elèctrodes).
Cables elèctrics i pinces de cocodril per a les connexions.
Tub de vidre en forma d’U d’uns 6 mm de diàmetre (pont salí).
Tèster o voltímetre.
Bombetes de llanterna, o leds.
Solució de sulfat de coure (II) CuSO4 0,1 M.
Solució de sulfat de zinc ZnSO4 0,1 M.Solució saturada de clorur de potassi KCl.

4.1 Procediment experimental
Construcció d’una pila Daniell
Primer omplir un tub d’assaig fins a uns 3 cm de la part superior amb la solució de sulfat de coure.
A continuació vam netejar el fil de coure d’uns 2-3 mm de diàmetre amb paper de vidre de gra fi i el vam submergir en el tub d’assaig.
Omplir un altre tub d’assaig fins a uns 3 cm de la partsuperior amb una solució de ZnSO4. A continuació, vam netejar amb paper de vidre una làmina de zinc de 18X1 cm i 1-2 mm de gruix i submergir en el tub d’assaig.
Un cop disposats cada un dels tubs en la gradeta portatubs, mitjançant dos conductors elèctrics vam unir el coure i el zinc amb les entrades d’un tèster que que actuarà de voltímetre. Vam comprovar que l’instrument no registrava cap...