Variación De La Fem De Una Celda Galvanica Con La Concentración

Universidad Andrés Bello
Facultad de Ecología y Recursos Naturales
Departamento de Ciencias Químicas
Laboratorio de Físico Química II QUI 231

TRABAJO PRÁCTICO Nº 2

Variación de la FEM de una celda galvanica con la concentración.

Alumnos:
Nicolás Domínguez M.
Felipe Quezada

Profesor:
Irma Fuentes

Fecha:
27 de Septiembre de 2010

Sección:
1

Objetivos.

• Con laayuda de un voltímetro ser capas de medir la fuerza electromotriz (fem) de la celda de Daniell variando la concentración iones Zinc (Zn+2) y manteniendo constante la concentración iones cobre (Cu+2).

• Aprender las características principales de una celda galvánica, así como también identificar los electrodos de reducción y los de oxidación en la celda a utilizar.

• Ser capas deverificar si el comportamiento de la fem calculado en función de las actividades de los electrolitos está de acuerdo con el predicho por la ecuación de Nernst.

• Calcular el valor de la fem estándar (Eº) de la celda y con éste el de la constante normal de equilibrio de la respectiva reacción redox.

Introducción.

Las celdas electroquímicas pueden ser galvánicas o electrolíticas. Lasceldas electrolíticas son celdas en las que la corriente eléctrica fuerza a que se produzcan reacciones químicas no espontáneas, por lo tanto, para que este tipo de celda funcione, necesita una fuente externa de energía eléctrica. En cambio, las celdas galvánicas es un tipo de celda en la que una reacción espontánea se utiliza para generar una corriente eléctrica (1).

La celda galvánica ovoltaica consiste de dos partes denominadas semi-celdas, en la cual cada semi-celda se compone de un electrodo sumergido en una solución electrolítica. En ambas semi-celdas ocurre una reacción en la cual se ven involucrado electrones, los cuales son transferidos, siendo el cátodo el electrodo en el que se lleva a cabo una reacción de reducción y el ánodo el electrodo en que tiene lugar una reacciónde oxidación. La transferencia de electrones genera un determinado potencial en cada electrodo, que al momento de conectarlos se produce una diferencia de potencial, que en este contexto es denominada Fuerza Electromotriz, la cual viene dada por la abreviatura FEM o por la letra griega ε (épsilon) (2).

A continuación, se muestra una representación de una celda galvánica, en la cual loselectrones generados en las reacciones de un electrodo a otro, migrando desde donde hay menor potencial eléctrico hacia donde hay un mayor potencial eléctrico, tal como se muestra en la siguiente figura:

De este modo, según el esquema, la fem viene dada por:

[pic] (Ec. 1) (1)

Siendo:

• ED el electrodo de la derecha correspondiente al cátodo, lugar donde se realiza la reducción.
•EI el electrodo de la izquierda correspondiente al ánodo, lugar donde se realiza la oxidación.
•
La fem puede expresarse en términos del potencial químico mediante:

[pic] (Ec. 2) (3)

Asimismo, el potencial químico puede expresarse en términos de actividades a través de:

[pic] (Ec. 3) (3)

Donde αi es la actividad de cada ión existente en la solución, laque está definida por αi=γi*C, donde γi es el coeficiente de actividad, el cual toma el valor de 1 (dilución infinita). Reemplazando la Ecuación Nº3 (Ec. Nº3) en la Ecuación Nº2 (Ec. Nº2), es resultante la Ecuación de Nernst:

[pic] (Ec. Nº4) (1)

Siendo Eº el potencial estándar de electrodo el cual es característico de cada semireacción; R la constante de los gases (8,314 J·K·mol-1); Tla temperatura en kelvin (K); n el número de moles de electrones involucrados en la reacción; F la constate de Faraday (96485 C) y Пαiνi el producto de las actividades elevadas a sus correspondientes coeficientes estequiometricos. Así obteniendo el potencial, es posible relacionarlo con el ΔG, parámetro que guarda relación con la espontaneidad del proceso.

Dentro de la gran variedad de...