informe de electroquiimca 01

7/26/2019 Informe de Electroquiimca 01

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INDICE

1. Resumen...03

2. Introduccin..04


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3. Principios tericos05

4. Detalles experimentales.....11

5. Tabulacin de datos resultados experimentales..15

!. "#emplos de c$lculos...1%

&. 'n$lisis discusiones de resultados.22

(. )onclusiones recomendaciones....23

%. *iblio+ra,-a.24

10.'nexos...25

1. RESUMEN

"n el si+uiente in,orme acadmico se dar$ a conocer la experiencia reali/ada

en la cuarta pr$ctica de laboratorio perteneciente al tema de electrou-mica

la cual tuo como ob#etio el estudio de la ecuacin de ernst aplicada a la

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celda +al$nica 2+/Cu+2/Cu

Zn/Zn la le de arada para la electrolisis del

a+ua.

as condiciones del laboratorio en la ue se traba# ,ueron presin de &5!

mm H g, 236) de temperatura a un %!7 de 8umedad relatia.

"n la ecuacin de ernst se 8alla ue el potencial de una celda est$ en ,uncin

de su concentracin temperatura en base a esta teor-a mediante el

dispositio de las celdas +al$nicas se obtuieron los si+uientes potenciales9

1.67V([ Zn

+2

]=0.1

M y [ Cu+2

]=0.1

M) 1.61

v ([Zn+2

]=0.1

M y [Cu+2

]=0.01

M) 1.55V( [Zn+2 ]=0.1M y [Cu+2 ]=0.1M) : el error en cada caso ,ue de ;51.(17;

50.4!7 ;4(.!07 respectiamente.

Para el caso de la celda electrol-tica se obtuo 10 masas experimentales de

donde se 8all el porcenta#e de error promedio los cual ,ue9 30.057 < ! =oltios>

%.0!7 .

De lo anterior se puede concluir ue en una celda +al$nica a menosconcentracin de una de las soluciones el potencial ser$ menor en el caso de

la celda electrol-tica a m$s ampera#e la masa obtenida ser$ maor. Tambin se

recomienda corroborar el buen ,uncionamiento de los euipos a utili/ar.

os detalles experimentales de estos resultados de manera concisa as- como

el an$lisis de los resultados obtenidos respecto al mar+en de error de los

experimentos adem$s de las conclusiones las recomendaciones respectias

ue permitan la obtencin de me#ores resultados as- como la reduccin del

porcenta#e de error.

2. INTRODUCCIN

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a electrou-mica es el estudio de las reacciones u-micas ue producen

e,ectos elctricos de los ,enmenos u-micos causados por la accin de las

corrientes o olta#es.

"s por ello ue el campo de la electrou-mica 8a sido diidido en dos +randes

secciones. a primera de ellas es la "lectrlisis la cual se re,iere a las

reacciones u-micas ue se producen por accin de una corriente elctrica. a

otra seccin se re,iere a auellas reacciones u-micas ue +eneran una

corriente elctrica ste proceso se llea a cabo en una celda o pila +al$nica.

a descomposicin electrol-tica es la base de un +ran n?mero de procesos deextraccin ,abricacin mu importantes en la industria moderna. a sosa

c$ustica se produce por la electrlisis de una disolucin de sal

com?n en a+ua. a reaccin produce cloro sodio.

"l sodio reacciona a su e/ con el a+ua de la pila electrol-tica produciendo sosa

c$ustica. "l cloro obtenido se utili/a en la ,abricacin de pasta de madera

papel. @na aplicacin industrial importante de la electrlisis es el 8orno

elctrico ue se utili/a para ,abricar aluminio ma+nesio sodio. "n este 8orno

se calienta una car+a de sales met$licas 8asta ue se ,unde se ioni/a. '

continuacin se deposita el metal electrol-ticamente.

os mtodos electrol-ticos se utili/an tambin para re,inar el plomo el estaAo

el cobre el oro la plata. a enta#a de extraer o re,inar metales por procesos

electrol-ticos es ue el metal depositado es de +ran pure/a. a +alanotecniaotra aplicacin industrial electrol-tica se usa para depositar pel-culas de

metales preciosos en metales base.

Tambin se utili/a para depositar metales aleaciones en pie/as met$licas ue

precisen un recubrimiento resistente duradero. a electrou-mica 8a

aan/ado recientemente desarrollando nueas tcnicas para colocar capas de

material sobre los electrodos aumentando as- su e,icacia resistencia. Tras el

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descubrimiento de ciertos pol-meros ue conducen la electricidad es posible

,abricar electrodos de pol-meros.

3. PRINCIPIOS TERICOS

Electroqumica:

"s la rama de la u-mica ue estudia la trans,ormacin entre la ener+-a

elctrica la ener+-a u-mica."l ob#etio de la electrou-mica es estudiar las reacciones u-micas

producidas por e,ecto de la corriente elctrica la produccinde ener+-a elctrica mediante tras,ormaciones u-micas llamadas

com?nmente +al$nicas o pilas.os procesos electrou-micos son reacciones redox

donde la ener+-a liberada por una reaccin espont$nea se conierte en

electricidad o donde la ener+-a elctrica se aproec8a para inducir una

reaccin u-mica no espontanea.

Cela! "al#$%ica!:as )eldas +al$nicas son un dispositio en el ue la trans,erencia de

electrones se produce a tras de un circuito externo en e/ de ocurrir

directamente entre los reactios: de esta manera el ,lu#o de electrones

puede ser utili/ado.

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"n la semicelda andica ocurren las oxidaciones mientras ue en la semicelda

catdica ocurren las reducciones. "l electrodo andico conduce los electrones

ue son liberados en la reaccin de oxidacin 8acia los conductores met$licos."stos conductores elctricos conducen los electrones los llean 8asta el

electrodo catdico: los electrones entran as- a la semicelda catdica

producindose en ella la reduccin.

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&I'UR( N) *1 : "structura de las celdas +al$nicas&UENTE: 8ttp9BBcorinto.pucp.edu.peBuimica+eneralBcontenidoB42;celdas;+alanicas;o;celdas;oltaicas.8tml

&I'UR( N+*2:"#emplo de celdas +al$nicas&UENTE:8ttp9BBcorinto.pucp.edu.peBuimica+eneralBcontenidoB42;celdas;


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a pila +al$nica consta de una l$mina de /inc met$lico Cn sumer+ida en una disolucin de sul,ato de /inc ZnSO4 1

una l$mina de cobre met$lico )u sumer+ido en una disolucin de sul,ato de cobre CuSO4 1 .

"l ,uncionamiento de la celda se basa en el principio de ue la oxidacin de Cn

a+

Zn2 (ac) la reduccin de

+Cu

2(ac ) a )u se puede llear a cabo

simult$neamente pero en recipientes separados por un puente salino con la

trans,erencia de electrones

e a tras de un alambre conductor met$lico

externo.

as l$minas de /inc cobre son electrodos.

os electrodos son la super,icie de contacto entre el conductor met$lico la

solucin de semicelda . Ei el electrodo no participan de la

reaccin redox se le llama electrodo inerte o pasio.)uando participa de la reaccin redox como es este caso se denomina

electrodo actio.

Pue%te !ali%o

"l puente salino es por lo +eneral un tubo en u inertido lleno de una solucin

inerte de cloruro de sodio o de potasio.

@n puente salino se compone de un tubo en ,orma de F@F ue contiene una

solucin mu concentrada de un electrlito.

E,em-lo:

NaN O3(ac ) , N H4N O3(ac) ,NaCl (ac) , K N O3(ac) , entre otros> cuos iones no

reaccionan con los otros iones de la celda ni con el material de los electrodos.

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"l electrlito se suele incorporar en un +el para ue la solucin de electrlito no

escurra cuando se inierte el tubo en @.

&I'UR( N) *3:"#emplo de celdas +al$nicas

&UENTE:8ttp9BBcorinto.pucp.edu.peBuimica+eneralBcontenidoB42;celdas;+alanicas;o;celdas;oltaicas.8tml

' medida ue se produce la oxidacin la reduccin de los electrodos los

iones del puente salino emi+ran para neutrali/ar la car+a en los

compartimientos de la celda.

os aniones emi+ran 8acia el $nodo los cationes 8acia el c$todo.

De 8ec8o no se producir$ un ,lu#o medible de electrones a tras del circuito

externo a menos ue se proporcione un medio para ue los iones emi+ren a

tras de la solucin de un compartimiento al otro con lo ue el circuito se

completa.

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E/ES DE &(R(D(/

PRIMER( E/

a masa depositada o liberada de una sustancia en un electrol-tico es

directamente proporcional a la cantidad de electricidad ue pasa por la

solucin.

m=1Eqg I t

96500 ..(1)

m=masadepositada o lie!ada

I=Intensidad(")

t=tiempo (s )

Eqg=Equivalente g!amo de la sustaciadepositadao lie!ada

SE'UND( E/:

)uando una misma intensidad de corriente ,lue por dos o m$s celdas

electrol-ticas la masa depositada o liberada es proporcional a su peso

euialente

9

&I'UR( N) *0:"lectrolisis&UENTE :8ttp9BBes.slides8are.netB"I'E'='RR"T"Belectrlisis;133(!52%


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ECU(CIN DE NERNST

ernts encontr ue el potencial de una celda no solo est$ en ,uncin del

electrodo del electrol-tico sino tambin de su concentracin temperatura

para obtener el olta#e de una celda +al$nica en condiciones di,erentes a las

normales se utili/ara la ecuacin de ernst.

..

E=potencial o volta#e de la celda ( $ % e % m % )

E &=potencialno!mal del pa! dado %

'=nume!ode $a!aday96500.

n=nume!o de elect!ones que se gana o pie!de %

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0. DET(ES EPERIMENT(ES

M(TERI(ES C(R(CTERSTIC(S IM('EN

1 &iola! 500 ml

2 4a"ueta in 30 ax !0

idrio

3 Tu5o e% U 2 )m diametro

0 6a!o-reci-itao

Dos asos de 100ml 500ml

7 Pi-eta Graduado 10ml

8 Co%e9io%e!elecetrica!

Ro#o ne+ro < con +anc8o>

ami%a! )u;Cn

; Tu5o 6irio Ealida lateral Hri,icio parte in,erior

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Proceimie%to

EcuaciB% e Ner%!t

Preparamos en ,iolas di,erentes 250m de las soluciones )uEH40.01

0.001.

ue+o ertimos 200 m de CnEH40.1 en un aso de precipitados

8icimos lo mismo con la solucin )uEH40.1 lo conectamos dic8os

asos con el puente salino.

Ee+uidamente li#amos las 2 l$minas met$licas las en#ua+amos con

a+ua destilada.

ue+o conectamos el cordn elctrico ne+ro en J)HK el ro#o en JK

del mult-metro. ue+o el otro extremo del cordn ne+ro lo conectamos

con la l$mina se Cn al ro#o con la l$mina de )u lo introducimos en

sus respectias soluciones tratando ue estas no 8a+an contacto con las

pin/as.

ue+o +iramos la perilla del mult-metro 8asta 2= en D)= se encendi

el aparato.

ue+o de#amos ue la lectura se estabilice anotamos.

Repetimos el procedimiento para soluciones de )uEH40.01 )uEH4

0.001.

e e &araa

Primero se erti 200 m de solucin de aHL 4 en un aso de

250m.

ue+o conectamos la bureta con el tubo con salida lateral manteniendo

abierto el conducto ue conecta con el ambiente se procedi a nielar el

olumen de a+ua en la bureta en cero subiendo o ba#ando la pera dedecantacin del +asmetro.

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ue+o introducimos un electrdo de acero inoxidable con el tubo con

salida lateral en el aso ue contiene la solucin de 8idrxido

de sodio 8asta aproximadamente 1 cm. del ,ondo del mismo. Ee+uidamente instalo el otro electrodo de acero al mismo niel

ue el anterior.

ue+o conectamos el Terminal ne+atio de la ,uente de corriente con el

c$todo el Terminal positio con el $nodo.

ue+o +raduamos 0.! 0.% ' en la ,uente de corriente continua.

ue+o de encender la ,uente de#amos pasar unos 2 minutos antes de

comen/ar el experimento para ue el 8idro+eno desplace todo el aire.

ue+o cerramos el conducto ue conecta con el ambiente al mismo

tiempo se puso en marc8a el cronometro controlamos el tiempo ue

demora en producir 20m de 8idro+eno.

Durante todo este tiempo se mantuo el niel del a+ua dentro de la

bureta i+ual al niel de a+ua dentro de la pera de decantacin.

'puntamos los resultados.

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7. T(4U(CIN DE D(TOS / RESUT(DOSEPERIMENT(ES

i. T(4(S DE D(TOS EPERIMENT(EST(4( N+*1:='HR"E "MP"RI"T'"E D" )"D'E G'='I)'E

CED( '(6NIC( 6OT(E EPERIMENT( F6

[ Zn+2 ]=0.1M % y [ Cu+2 ]=0.1M 1.&1 1.!% 1.!2PRH"DIH N1.!&

[ Zn+2 ]=0.1M % y [ Cu+2 ]=0.01M % 1.!0 1.!2 1.!1PRH"DIHN1.!1

[ Zn+2 ]=0.1M % y [ Cu+2 ]=0.001M 1.55 1.54 1.55PRH"DIHN1.54

&UENTE: "'*HR')IH PRHPI'

T(4( N+*2:='HR"E "MP"RI"T'"E D" )"D'E "")TRHITI)'

TEMPER(TUR( F> 2


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ii. T(4(S DE D(TOS TEORICOS

T(4( N+*3:='HR"E T"HRI)HE D" )"D'E "DI'T" ' ")@')IH D" "RTE

Para [ Zn+2 ]=0.1M % y [ Cu+2 ]=0.1M

molK8.31 (/

(298K)

molK96500 (/

E=1.100 1.100V

Para [ Zn+2 ]=0.1M % y [ Cu+2 ]=0.01M %

molK

8.31 (/(298K)

molK96500 (/

E=1.100 1.070V

Para [ Zn+2 ]=0.1M % y [ Cu+2 ]=0.001M

molK8.31 (/

(298K)

molK96500 (/

E=1.10 1.045V

&UENTE: "'*HR')IH PRHPI'

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T(4( N+*0:='HR"E "MP"RI"T'"E D" )"D'E "")TRHITI)'

TEMPER(TUR( F> 2


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TEMPER(TUR( F> 2


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8. EEMPOS DE CCUOS

C$lculo! co% la ecuaciB% e Ner%!t

Eabemos ue9EcuaciB% e Ner%!t

*=25 +C=298+K

=8.314 (mol / +K

n=2

'=96500

EcuaciB% @umica

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Para [ Zn+2 ]=0.1M % y [ Cu+2 ]=0.1M


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TeBrico F6G1.1**#

E9-erime%tal F6G1.8#

Porce%ta,e e error:

e!!o!=1.1001.67

1.100100=51.818(de$ecto)

C$lculo! co% la le e &araa

Sea:

DB%e:

M=masa de sustancia M=pesoequivalente de sustancia

=ampe!ios

t=tiempo enseg%

-=p!esion

,=Constantes de gases ideales

APara %ue!tra e9-erie%cia:

t ; 1(.52se&.

T;2


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164.764106

& !e


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. (NISIS / DISCUSIONES DE RESUT(DOS

"n la experiencia de la ecuacin de erst se obtuo los potenciales

tericos utili/ando las ecuaciones de erst al compararlos con los

potenciales experimentales obtuimos errores mu +randes as- como9

A51.(1( por de,ecto esto se debi tras a la ,alta de precisin del

olt-metro a las concentraciones exactas de los sul,atos tambin ueeli#amos bien las l$minas de /inc de cobre: cabe recalcar ue el

olt-metro estaba de,ectuoso no marcaba un olta#e correcto.

"n el experimento de la le de arada obtuimos un

error -n,imo por de,ecto el cual nos indica ue 8ubo precisin

en la 8ora del desarrollo de la experiencia.

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;. CONCUSIONES / RECOMEND(CIONES

a CONCUSIONES

a celda +al$nica est$ basada en la oxidacin ; reduccin donde se

produce un cambio en los n?meros de oxidacin de las sustancias. os

electrones tienen ue ,luir por el circuito externo desde el electrodo

ne+atio al positio. "n el electrodo ne+atio tiene lu+ar la oxidacin la

reduccin se eri,ica en el electrodo positio. 'l sumar las reacciones de

oxidacin reduccin resulta la celda electrou-mica.

"l uso del puente salino es mu importante pues concentra dos

soluciones eitando la me/cla eliminando el potencial de unin.

a di,erencial de potencial aria con la concentracin es decir mientras

m$s diluida es la solucin el potencial decrecer$

5 RECOMEND(CIONES

aar con a+ua desioni/ada los electrodos li#ar esto permite una me#or

lectura en el mult-metro

"n el proceso de la celda electrol-tica 8a ue tener cuidado de conectar

los cables positio ne+atio de la ,uente en sus respectios lu+ares a

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ue de producirse este error el experimento estar-a completamente

errado.


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1*.CUESTION(RIO

1. ( quJ !e e%omi%a Kelectrolito!L me%cio%e tre! e,em-lo!.

@n electrBlitoes una sustancia ue se descompone en iones cuando se disuele en los l-uidos del cuerpo o

el a+ua permitiendo ue la ener+-a elctrica pase a tras de ellos.

'l+unos de los e#emplos de electrolitos son el sodio el potasio el cloruro

el calcio. a responsabilidad principal de los electrolitos en los seresios es llear nutrientes 8acia las clulas sacar los desec8os ,uera de

estas.

os electrlitos pueden ser dbiles o ,uertes se+?n estn parcial o

totalmente ioni/ados o disociados en medio acuoso. @n electrolito ,uerte

es toda sustancia ue al disolerse en a+ua lo 8ace completamente

prooca exclusiamente la ,ormacin de iones con una reaccin de

disolucin pr$cticamente irreersible. @n electrolito dbil es una

sustancia ue al disolerse en a+ua lo 8ace parcialmente produce

iones parcialmente con reacciones de tipo reersible.

os electrolitos +eneralmente existen como $cidos baseso sales.

@n electrlito se describe como concentrado si tiene una alta

concentracin de iones: o diluido si tiene una ba#a concentracin. Ei

tiene una alta proporcin del soluto disuelto se disocia en iones la

25
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Base_(qu%C3%ADmica)http://es.wikipedia.org/wiki/Sal_(qu%C3%ADmica)http://es.wikipedia.org/wiki/Base_(qu%C3%ADmica)http://es.wikipedia.org/wiki/Sal_(qu%C3%ADmica)http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido


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solucin es fuerte: si la maor parte del soluto permanece no ioni/ado la

solucin es dbil.

os electrlitos #ue+an un papel importante en los seres ios. 'udan a

mantener el ,luido adecuado el balance $cido;base dentro del cuerpo.

'l+unos de los cationes biol+icos m$s importantes son a )aY2

+. 'dem$s del )l; el HY2; el EY2; los aniones m$s importantes

son los aniones poliatmicos. @n in poliatmico es un in ue contiene

m$s de un $tomo. "#emplos de iones poliatmicos son el in

bicarbonato ue es un anin compuesto de cinco $tomos al

i+ual ue el ion sul,ato : el catin amonio compuesto

por cinco $tomos etc.

"#emplos9

;)loruro de sodio ,undido .

; Zcido n-trico.

; )loruro mercurioso

2. @uJ e! la &EM Me%cio%e al"u%a! a-licacio%e!.

a ,uer/a electromotri/


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"xisten di,erentes dispositios capaces de suministrar ener+-a

elctrica entre los ue podemos citar9

Pila! o 5atera!. Eon las ,uentes de " m$s conocidas del +ran

p?blico. Generan ener+-a elctrica por medios u-micos. as m$s

comunes corrientes son las de carbn;/inc las alcalinas ue

cuando se a+otan no admiten recar+a. as 8a tambin de n-uel;

cadmio de n-uel e 8idruro met$lico de in de litio

recar+ables. "n los automiles se utili/an bater-as deplomo;$cido ue emplean como electrodos placas de plomo como

electrolito $cido sul,?rico me/clado con a+ua destilada.

M$qui%a! electroma"%Jtica!. Generan ener+-a elctrica utili/ando

medios ma+nticos mec$nicos. "s el caso de las dinamos

+eneradores peueAos utili/ados en e8-culos automotores plantas

elctricas port$tiles otros usos diersos as- como los de +ran

tamaAo empleado en las centrales 8idr$ulicas trmicas atmicas

ue suministran ener+-a elctrica a industrias ciudades.

Cela! oto#oltaica! o otoelJctrica!. lamadas tambin celdas

solares trans,orman en ener+-a elctrica la lu/ natural del Eol o la de

una ,uente de lu/ arti,icial ue incida sobre stas. Eu principal

componente es el silicio . @no de los empleos m$s +enerali/ados

en todo el mundo de las celdas oltaicas es en el encendido

autom$tico de las luces del alumbrado p?blico en las ciudades.

Eecto -ieQoelJctrico. Propiedad de al+unos materiales como el

cristal de cuar/o de +enerar una peueAa di,erencia de potencial

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cuando se e#erce presin sobre ellos. @na de las aplicaciones

pr$cticas de esa propiedad es captar el sonido +rabado en los

anti+uos discos de inilo por medio de una a+u#a de /a,iro ue aldesli/arse por los surcos del disco en moimiento conierten sus

ariaciones de ain en corriente elctrica de audio,recuencia de

mu ba#a tensin o olta#e ue se puede ampli,icar o-r a un niel

muc8o m$s alto.

3. E9-lique e quJ orma !e -uee% -reecir lo! -roucto! e% u%-roce!o electroltico.

"n un proceso electrol-tico se puede predecir los resultados mediante

las ecuaciones de reaccin. 'dem$s ue si se tienen todos los datos

necesarios el c$lculo se 8ace

simple.

Por e#emplo para la solucin de 8idrxido de sodio se sabe ue se

,orman los iones L H;2 una e/ ue empiece a pasar corriente

elctrica el L se diri+ir$ al c$todo el H;2 ira

8acia el $nodo. Hri+inando +as 8idro+eno en el c$todo +as ox-+eno

en el $nodo.

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