informe de electroquiimca

8/16/2019 Informe de Electroquiimca

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INDICE

1. Resumen…………………………………………………………..………….03

2. Introducción…………………………………………………………..………04


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ELECTROQUIMICA 2016

3. Principios teóricos……………………………………………………………05

4. Detalles experimentales……..………………………………...……………09

5. Taulación de datos ! resultados experimentales………………………..14

". #$emplos de c%lculos………………………………………………………...1&

'. (n%lisis ! discusiones de resultados……………………………………….20

&. )onclusiones ! recomendaciones……………………………………..…..21

9. *ilio+ra,-a…………………………………………………………………….22

10.(nexos...………………………………………………………………………23

1. RESUMEN

#n el si+uiente in,orme acadmico se dar% a conocer la experiencia reali/adaen la cuarta pr%ctica de laoratorio perteneciente al tema de electrou-micala cual tuo como o$etio el estudio de la ecuación de ernst aplicada a la

celda +al%nica 2+¿/¿Cu+2/Cu

Zn/Zn¿ ! la le! de arada! para la electrolisis del

a+ua.

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ELECTROQUIMICA 2016

as condiciones del laoratorio en la ue se traa$ó ,ueron presión de '5"mmhg, 236) de temperatura ! a un 9"7 de 8umedad relatia.

#n la ecuación de ernst se 8alla ue el potencial de una celda est% en,unción de su concentración ! temperatura en ase a esta teor-a mediante eldispositio de las celdas +al%nicas se otuieron los si+uientes potenciales

1.67v ([ Zn+2 ]=0.1 M y [ Cu+2 ]=0.1 M ) 1.61v ([ Zn+2 ]=0.1 M y [ Cu+2 ]=0.01 M ) !1.55 v ([ Zn+2 ]=0.1 M y [Cu+2 ]=0.1 M ) : ! el error en cada caso ,ue de ;51.&17;

50.4"7 ! ;4&."07 respectiamente.

Para el caso de la celda electrol-tica se otuo 10 masas experimentales dedonde se 8alló el porcenta$e de error promedio los cual ,ue 30.057 < " =oltios>

! 9.0"7 .De lo anterior se puede concluir ue en una celda +al%nica a menosconcentración de una de las soluciones el potencial ser% menor ! en el caso dela celda electrol-tica a m%s ampera$e la masa otenida ser% ma!or. Tamin serecomienda corroorar el uen ,uncionamiento de los euipos a utili/ar.

os detalles experimentales de estos resultados de manera concisa as- comoel an%lisis de los resultados otenidos respecto al mar+en de error de losexperimentos adem%s de las conclusiones ! las recomendaciones respectias

ue permitan la otención de me$ores resultados as- como la reducción delporcenta$e de error.

2. INTRODUCCIÓN

a electrou-mica es el estudio de las reacciones u-micas ue producene,ectos elctricos ! de los ,enómenos u-micos causados por la acción de lascorrientes o olta$es.#s por ello ue el campo de la electrou-mica 8a sido diidido en dos +randessecciones. a primera de ellas es la #lectrólisis la cual se re,iere a las

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

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otra sección se re,iere a auellas reacciones u-micas ue +eneran unacorriente elctrica ste proceso se llea a cao en una celda o pila +al%nica.

a descomposición electrol-tica es la ase de un +ran n?mero de procesos de

extracción ! ,aricación mu! importantes en la industria moderna. a sosa

c%ustica se produce por la electrólisis de una disolución de sal

com?n en a+ua. a reacción produce cloro ! sodio.

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

c%ustica. #l cloro otenido se utili/a en la ,aricación de pasta de madera !

papel. @na aplicación industrial importante de la electrólisis es el 8orno

elctrico ue se utili/a para ,aricar aluminio ma+nesio ! sodio. #n este 8orno

se calienta una car+a de sales met%licas 8asta ue se ,unde ! se ioni/a. (

continuación se deposita el metal electrol-ticamente.

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

el core 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 +alanotecnia

otra aplicación industrial electrol-tica se usa para depositar pel-culas demetales preciosos en metales ase.

Tamin se utili/a para depositar metales ! aleaciones en pie/as met%licas ue

precisen un recurimiento resistente ! duradero. a electrou-mica 8a

aan/ado recientemente desarrollando nueas tcnicas para colocar capas de

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

descurimiento de ciertos pol-meros ue conducen la electricidad es posile

,aricar electrodos de pol-meros.

3. PRINCIPIOS TEÓRICOS

Electroquímica:#s la rama de la u-mica ue estudia la trans,ormación entre la ener+-aelctrica ! la ener+-a u-mica.#l o$etio de la electrou-mica es estudiar las reacciones u-micas

producidas por e,ecto de la corriente elctrica ! la producción

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de ener+-a elctrica mediante tras,ormaciones u-micas llamadascom?nmente +al%nicas o pilas.os procesos electrou-micos son reacciones redox

donde la ener+-a lierada por una reacción espont%nea se conierte enelectricidad o donde la ener+-a elctrica se aproec8a para inducir unareacción u-mica no espontanea.

Cela! "al#$%ica!:as )eldas +al%nicas son un dispositio en el ue la trans,erencia deelectrones se produce a tras de un circuito externo en e/ de ocurrir directamente entre los reactios: de esta manera el ,lu$o de electrones puede ser utili/ado.

#n la semicelda anódica ocurren las oxidaciones mientras ue en la semiceldacatódica ocurren las reducciones. #l electrodo anódico conduce los electrones ueson lierados en la reacción de oxidación 8acia los conductores met%licos. #stosconductores elctricos conducen los electrones ! los llean 8asta el electrodocatódico: los electrones entran as- a la semicelda catódica producindose en ella lareducción.

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


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&I'UR( N+*2: #$emplo de celdas +al%nicas&UENTE: 8ttpBBcorinto.pucp.edu.peBuimica+eneralBcontenidoB42;celdas;+alanicas;o;celdas;oltaicas.8tml

−¿+¿+2e¿

Ánodo(oxidación)Zn(s )→ Zn2 (ac)¿

−¿→ Cu(s )+¿+2e¿

Cátodo(reducción)Cu2(ac )¿

a pila +al%nica consta de una l%mina de /inc met%lico Cn

sumer+ida en una disolución de sul,ato de /inc ZnSO4 1 !

una l%mina de core met%lico )u sumer+ido en una disolución de

sul,ato de core CuSO4 1 .

#l ,uncionamiento de la celda se asa en el principio de ue la oxidación de Cn a+¿

Zn2(ac)¿

! la reducción de

+¿

Cu2(ac )¿

a )u se puede llear a cao simult%neamentepero en recipientes separados por un puente salino con la trans,erencia de electrones−¿e¿ a tras de un alamre conductor met%lico externo.

as l%minas de /inc ! core son electrodos.

os electrodos son la super,icie de contacto entre el conductor met%lico ! la soluciónde semicelda . Ei el electrodo no participan de la reacción redox se le llama electrodo inerte o pasio. )uando participa de lareacción redox como es este caso se denomina electrodo actio.

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Pue%te !ali%o

#l puente salino es por lo +eneral un tuo en u inertido lleno de una solución inerte de

cloruro de sodio o de potasio.@n puente salino se compone de un tuo en ,orma de F@F ue contiene una soluciónmu! concentrada de un electrólito.

E,em-lo:

NaN O3(ac ) , N H 4 N O3(ac) ,NaCl (ac) , K N O3(ac) , entre otros> cu!os iones noreaccionan con los otros iones de la celda ni con el material de los electrodos.

#l electrólito se suele incorporar en un +el para ue la solución de electrólito noescurra cuando se inierte el tuo en @.

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

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

( medida ue se produce la oxidación ! la reducción de los electrodos los iones delpuente 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 medile de electrones a tras del circuito externoa menos ue se proporcione un medio para ue los iones emi+ren a tras de la

solución 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 lierada de una sustancia en un electrol-tico es directamenteproporcional a la cantidad de electricidad ue pasa por la solución.

m=1 !−g" # "t

96500$ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ ..(1)

m=masade%ositadaoli&erada # = #ntensidad( ')t =tiem%o (s ) !−g= !uivalente gramo de la sustaciade%ositadao li&erada

Se"u%a le0:

)uando una misma intensidad de corriente ,lu!e por dos o m%s celdas electrol-ticasla masa depositada o lierada es proporcional a su peso euialente

8

&I'UR( N) *:#lectrolisis

&UENTE :8ttpBBes.slides8are.netB#I(E(=(RR#T#Belectrlisis;133&"529


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Ecuaci% e %er%!t

ernts encontró ue el potencial de una celda no solo est% en ,unción del electrodo !del electrol-tico sino tamin de su concentración ! temperatura para otener elolta$e de una celda +al%nica en condiciones di,erentes a las normales se utili/ara laecuación de nernst.

……………………………………..

= %otencial o volta(e de la celda ( ) * e * m * ) += %otencial normal del %ar dado * =numero de )araday96500.n=numero de electrones !ue se gana o %ierde *

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. DET(ES EPERIMENT(ES

M(TERI(ES C(R(CTER4STIC(S IM('EN

15 &iola! 500 ml

1.6 2.6

3.6 .6

5.- 6.-

7.-

25 7a"ueta in 30 ax "0

idrio

35 Tu8o e% U 2 )m diametro

5 9a!o-reci-itao Dos asos de 100ml ! 500ml

5 Pi-eta Graduado 10ml

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8.-

9.-

;5 Co%e

=5 ami%a! )u;Cn

>5 Tu8o 9irio Ealida lateral

Hri,icio parte in,erior

?5 Electroomet$lico

Eon llamados electros dere,erencia

RE(CTI9OS C(R(CTER4STIC(SIM('EN

15 @%SO 01

25 CuSo 01

35 ACl *lanco

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5 NaOB 4 N

EUIPOS C(R(CTERISTIC(S IM('EN

1 uente de)orriente

uente de corriente continuare+ulale olta$e ! amperio

1.6

2.6 3.6 2 ultimetro #lctrica de 1 8ornilla

3 =ariac Trans,ormador ariale

Fuente: http://es.sl!esh"#e.$et/hele$%e&"94/'s()*+,("-,"te#"les-!e-l")#"t)#)

Proceimie%to

E


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8. )olocar 150ml de a+ua de caAo en el termo a temperatura de 2356c

c. )olocar 150 ml de a+ua de caAo a temperatura de 3946c

. De$ar caer el a+ua de la pera a la terma ! moer constantemente 8astaue ten+a una temperatura constante

E< -erie%cia 2: Determi%aci% el calor e

%eutraliFaci% e%tre !olucio%e! Pa!o!:

13

&i"ura N+*2:Cale%tamie%to el a"ua

&ue%te: Ela8oraci% -ro-ia

&i"ura N+*3:9aceao el a"ua e% la -era&ue%te: Ela8oraci% -ro-ia

&i"ura N+*: Titulaci%



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a. Determine las concentraciones exactas de amas soluciones alorandola ase de i,talato de potasio ! el %cido con la ase. )alcule lasconcentraciones corre+idas.

8. )alcule los ol?menes de las soluciones de 8idróxido ! de %cidonecesarios para producir la neutrali/ación tales ue sumados de 300 ml.

c. Eecar por completo el ,rasco termo ! colocar en ste el olumen dease calculado ! en la pera el olumen de %cido. ida las temperaturas

exactas de amas soluciones de$e caer el %cido sore la ase ! mida latemperatura

14

&i"ura N+*:Re!ultao e la titulaci%



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10 9'.95 &".'&

12 119.35 103.59

14 142.02 120.2&1" 1"1.&2 13'.4&

1& 1''.'2 154.3

20 203.0 1'1.0"

&UENTE: #(*HR()IH PRHPI(

ii. T(7(S DE D(TOS TEORICOS

T(7( N+*3: =(HR#E T#HRI)HE D# )#D(E #DI(T# ( #)@()IH D# #RTE

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

mol− K 8.31 - /¿

¿(298 K )

¿mol− K 96500 - /¿

¿¿

=1.100−¿ 1.100.

Para [ Zn+2

]=0.1 M * y [ Cu+2

]=0.01 M *mol− K 8.31 - /¿

¿(298 K )

¿mol− K 96500 - /¿

¿¿

=1.100−¿ 1.070.

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

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mol− K

8.31 - /¿¿(298 K )

¿mol− K 96500 - /¿

¿¿

=1.10−¿ 1.045.


T(7( N+*: =(HR#E #JP#RI#T(#E D# )#D(E ##)TRHITI)(

TEMPER(TUR( A5 2?

INTENSID(D (5 *.; *.?

9OUMEN ml5 M(S( TEORIC( "5 M(S( TEORIC( "5

2 115.19410−6

165.9810−6

4 254.89610−6

323.84410

−6

" 382.21910−6

489.07410−6

& 486.15510−6

647.87510−6

10 609.24910−6

809.65710−6

12 742.35710−6

966.49510−6

14 883.36410−6

1122.21210−6

1" 1006.52010−6

1282.68810−6

1& 1105.41810−6

1439.61910−6

20 1262.6610−6

1595.98910−6


iii. T(7(S DE C(CUOST(7( N+*: 7D# #RRHR

"l)#es Te#()s

"l)#esEpe#,e$t"les Para [ Zn+2 ]=0.1 M * y [Cu+2 ]=0.1 M

1.100 1.67

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error=1.100−1.671.100

"100=−51.818(de)ecto)

1.070 1.61

Para [ Zn+2

]=0.1 M * y [Cu+2

]=0.01 M *

/error=1.070−1.61

1.100"100=−50.467(de)ecto)

1.045 1.54

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

/error=1.045−1.54

1.045"100=−47.368(de)ecto)


i#. T(7(S DE RESUT(DOS

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T(7( N+*=: R#E@T(DHE D#( #L D# (R(D(L

REULTAO E CELA ALAICA ELECTROLTICA A 0.6 A"l)#es Te#()s "l)#es Epe#,e$t"les !e e##)#

1262.6610−6 + 1647.6410

−6 + -20.4 !ee(t)

1595.98910−6 + 1647.6410−6 + -3.24 !ee(t)


;. EHEMPOS DE CGCUOS

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

Eaemos ueEcuaci% e Ner%!t

T ; 25


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R ; 8.314 >,)l/


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Dónde

K masa de sustancia

K peso euialente de sustancia

RK amperios

t K tiempo en se+.

PKpresion

RK)onstantes de +ases ideales

6Para %ue!tra e


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K masa de sustancia

P#. K peso euialente de sustancia

I K amperiost K tiempo en se+.

t K 1&.52 se+.

de 8idro+eno

Calculo e -orce%ta,e e error

=. (NGISIS / DISCUSIONES DE RESUT(DOS

• #n la experiencia de la ecuación de erst se otuo los potenciales teóricosutili/ando las ecuaciones de erst al compararlos con los potencialesexperimentales otuimos errores mu! +randes as- como 651.&1& por de,ecto

esto se deió tras a la ,alta de precisión del olt-metro a las concentracionesexactas de los sul,atos ! tamin ue eli$amos ien las l%minas de /inc ! de

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core: cae recalcar ue el olt-metro estaa de,ectuoso no marcaa unolta$e correcto.

• #n el experimento de la le! de arada! otuimos un error

-n,imo por de,ecto el cual nos indica ue 8uo precisión en la 8oradel desarrollo de la experiencia.

>. CONCUSIONES / RECOMEND(CIONES

a5 CONCUSIONES

a celda +al%nica est% asada en la oxidación ; reducción donde se

produce un camio en los n?meros de oxidación de las sustancias. oselectrones tienen ue ,luir por el circuito externo desde el electrodo

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ne+atio al positio. #n el electrodo ne+atio tiene lu+ar la oxidación ! lareducción se eri,ica en el electrodo positio. (l sumar las reacciones deoxidación ! reducción resulta la celda electrou-mica.

#l uso del puente salino es mu! importante pues concentra dossoluciones eitando la me/cla eliminando el potencial de unión.

a di,erencial de potencial aria con la concentración es decir mientrasm%s diluida es la solución el potencial decrecer%

85 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 cales positio ! ne+atio de la ,uente en sus respectios lu+ares !aue de producirse este error el experimento estar-a completamenteerrado.

?. 7I7IO'R(&4(

I7ROS:

Ra!mond )8an+ M Nennet8 Golds!. u-mica cGraO;

illBIT#R(#RI)(( #DITHR#E E.(. D# ).=. )8ina; 2013.

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responsailidad principal de los electrolitos en los seres ios es llear

nutrientes 8acia las clulas ! sacar los desec8os ,uera de estas.

os electrólitos pueden ser diles 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

,ormación de iones con una reacción de disolución pr%cticamente irreersile.

@n electrolito dil es una sustancia ue al disolerse en a+ua lo 8ace

parcialmente ! produce iones parcialmente con reacciones de tipo reersile.

os electrolitos +eneralmente existen como %cidos ases o sales.

@n electrólito se descrie como concentrado si tiene una alta concentración de

iones: o diluido si tiene una a$a concentración. Ei tiene una alta proporción del

soluto disuelto se disocia en iones la solución es fuerte: si la ma!or parte del

soluto permanece no ioni/ado la solución es débil .

os electrólitos $ue+an un papel importante en los seres ios. (!udan a

mantener el ,luido adecuado ! el alance %cido;ase dentro del cuerpo.

(l+unos de los cationes ioló+icos m%s importantes son a N )aU2 ! +. (dem%s del )l; el HU2; ! el EU2; los aniones m%s importantes son los aniones

poliatómicos. @n ión poliatómico es un ión ue contiene m%s de un %tomo.

#$emplos de iones poliatómicos son el ión icaronato ue es un

anión compuesto de cinco %tomos al i+ual ue el ion sul,ato : el catión

amonio compuesto por cinco %tomos etc.

#$emplos

;)loruro de sodio ,undido .

; Vcido n-trico.

; )loruro mercurioso

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

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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/Sal_(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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a ,uer/a electromotri/ es toda causa capa/ de mantener una

di,erencia de potencial entre dos puntos de un circuito aierto o de producir

una corriente elctrica en un circuito cerrado. #s una caracter-stica de cada+enerador elctrico. )on car%cter +eneral puede explicarse por la

existencia de un campo electromotor W cu!a circulaciónXW ds de,ine la

,uer/a electromotri/ del +enerador.

a ,.e.m. se mide en oltios al i+ual ue el potencial elctrico.

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

entre los ue podemos citar

Pila! o 8atería!. Eon las ,uentes de # m%s conocidas del +ran p?lico.

Generan ener+-a elctrica por medios u-micos. as m%s comunes !

corrientes son las de carón;/inc ! las alcalinas ue cuando se a+otan no

admiten recar+a. as 8a! tamin de n-uel;cadmio de n-uel e

8idruro met%lico ! de ión de litio recar+ales. #n los

automóiles se utili/an ater-as de plomo;%cido ue emplean como

electrodos placas de plomo ! como electrolito %cido sul,?rico me/clado con

a+ua destilada.

M$qui%a! electroma"%tica!. 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 lascentrales 8idr%ulicas trmicas ! atómicas ue suministran ener+-a

elctrica a industrias ! ciudades.

Cela! oto#oltaica! o otoelctrica!. lamadas tamin celdas solares

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

lu/ arti,icial ue incida sore stas. Eu principal componente es el silicio

. @no de los empleos m%s +enerali/ados en todo el mundo de las celdas

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ELECTROQUIMICA 2016

oltaicas es en el encendido autom%tico de las luces del alumrado p?lico

en las ciudades.

Eecto -ieFoelctrico. Propiedad de al+unos materiales como el cristal de

cuar/o de +enerar una peueAa di,erencia de potencial cuando se e$erce

presión sore ellos. @na de las aplicaciones pr%cticas de esa propiedad es

captar el sonido +raado en los anti+uos discos de inilo por medio de una

a+u$a de /a,iro ue al desli/arse por los surcos del disco en moimiento

conierten sus ariaciones de ain en corriente elctrica de

audio,recuencia de mu! a$a tensión o olta$e ue se puede ampli,icar ! o-r a un niel muc8o m%s alto.

3. E

informe de electroquiimca

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