quimica

Informe Nº 3: CELDA GALVÁNICA Y CELDA
ELECTROLÍTICA, PRINCIPIOS DE
APLICACIÓN EN LA CONSTRUCCION DE
PILAS
Cristian días – Daniel Obando
1 Química inorgánica, Ingeniería en Minas / Técnico en operaciones Mineras
Universidad de Las Américas.
Fecha de sesión de laboratorio: 25 de octubre 2013, Fecha de entrega de informe: 4 de noviembre 2013.
Palabras clave: celda galvanica, celdaelectrolítica, electrolisis, catodo, anodo

RESUMEN


En este trabajamos estudiamos los factores que influencian la generación de energía eléctrica por medio de una celda galvánica, además estudiamos los factores que influencian la purificación de los metales por electrolisis a través de semirreacciones de oxido-reducción.


Esquema de la celda galvanica1. Introducción

Una celda galvánica es un dispositivo que convierte la energía liberada por una reacción química espontánea en energía eléctrica. Se utilizan los conceptos de reacción de oxidación-reducción para comprender las bases teóricas de estos fenómenos.
La reacción Cu2+(ac) + Zn(s)  Cu s Zn2+ (ac) se realizaespontáneamente en un vaso donde se introduce zinc sólido en una disolución acuosa de sulfato o nitrato de cobre. La reacción procede como sigue:

Zn(s)  Zn2+(ac) 2e

reacción de oxidación

Cu2+(ac) + 2e  Cu(s)

reacción de reducción

Dado que la primera reacción (oxidación) libera electrones, y la segunda (reducción) los capta, se genera un flujo de electrones o corriente eléctrica si laprimera reacción procede en un receptáculo separado de un receptáculo donde se realiza la segunda, desde que exista un conductor entre las disoluciones de los dos receptáculos.

La semirreacción de oxidación ocurre en el electrodo llamado ánodo, el que se disuelve en la disolución, y la semirreacción de reducción ocurre en el electrodo llamado cátodo, donde hay deposición de cobre. Los electronesfluyen en forma de corriente eléctrica desde el ánodo al cátodo. Un voltímetro acusa una diferencia de potencial positivo en ese sentido, llamada fuerza electromotriz o FEM.
Para completar el circuito eléctrico, las disoluciones deben conectarse por un medio conductor donde han de moverse los aniones y cationes; este es un tubo en U o un material absorbente donde se tiene una disolución acuosa deun electrolito inerte, como cloruro de sodio, cloruro de potasio o nitrato de amonio, normalmente saturada, y que no debe reaccionar con los iones de los electrodos. Este medio conductor de iones se llama puente salino.
El dispositivo entero que genera enegía eléctrica se llama pila o celda galvánica. Se usa la siguiente notación convencional para representar la pila galvánica:
Zn(s)| Zn(ac,1M)| KCl (saturado) |Cu(ac, 1M) | Cu (s)
donde se indica que las concentraciones de las dos disoluciones de los electrodos son 1M. Las líneas verticales representan los límites de fases.
La fuerza electromotriz de esta celda se puede calcular a partir de los potenciales estándar de reducción:
Zn2+(ac) + 2e  Zn(s) E° = -0,76V y
Cu2+(ac) + 2e  Cu(s) E° = +0,34V
∆E°=-(-0,76)+(+0,34)= 1,10V
La ley de Nernst permite determinar la FEM de una celda galvánica si la concentración de una disolución o de las dos es diferente de 1M.
∆E=∆E°-0,0591/2*log[Zn2+]/[Cu2+]
Una celda electrolítica es un dispositivo que permite convertir usar la energía eléctrica para provocar una reacción química no espontánea.

La siguiente es una celda electrolítica con una barra de cobreconectada al polo negativo de una fuente de corriente continua. Esta barra es el cátodo o polo negativo de la celda. La otra barra de cobre, el ánodo, está conectada al polo positivo de la fuente. Las dos barras están sumergidas en una disolución diluída de sulfato de cobre. La corriente contínua provoca las siguientes reacciones:
Catodo: Cu2+(ac) + 2e  Cu(s)
Anodo: Cu(s)  Cu2+(ac) + 2e

La...