apuntes de electroquímica ocw · vasos de precipitados: 3 de 100 ml, 3 de 250 ml ... a por la pila...
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Apuntes de Electroquímica OCW
1
CONTENIDOS:
Materiales..................................................................................................................................................... 1
Reactivos (a compartir entre todas las parejas) ........................................................................................... 1
Experiencias preliminares ............................................................................................................................ 1
Sobre el puente salino. Medidas cualitativas. .............................................................................................. 2
Sobre el puente salino. Medidas cuantitativas ............................................................................................ 3
Sobre la media de potenciales termodinámicos .......................................................................................... 4
Sobre la ecuación de Nernst ......................................................................................................................... 5
La filosofía de trabajo de esta sesión de laboratorio es diferente a la de conductividad. En este caso enfocamos el
esfuerzo en experimentar en electroquímica en el ámbito de las celdas galvánicas. Una iniciativa abierta en la que
el guión de prácticas le irá orientando sobre las experiencias a realizar, pero que también le puede sugerir la
realización de experiencias que no estaban inicialmente previstas. No dude en tomar la iniciativa. Diseñe y lleve
a cabo aquellos experimentos que considere oportunos para tratar de aclarar sus ideas o afrontar sus dudas
aunque no estén inicialmente programados. Si necesita algún material o reactivo adicional solicítelo al profesor.
De preferencia al trabajo experimental y deje para el final o para completar en casa los cálculos y el informe final
de la experiencia.
Materiales
Vasos de precipitados: 3 de 100 mL, 3 de 250 mL
Pipetas
Tijeras
Cable eléctrico
Pinzas
Pinzas de cocodrilo
Pelacables
Cortacables
Regla
Termómetro
2 Polímetros
Placa de conexiones
Potenciómetro de 100
Pila de petaca de 4.5 V
Papel de filtro
Espátula
Guantes
Estropajo
Papel de lija
Pila Weston
Placa agitadora ‐ calefactora
Reactivos (a compartir entre todas las parejas)
2 L HCl 1 M
2 L ZnSO4 1 M
2 L CuSO4 1 M
1 L NaCl 1 M
1 L KCl 1 M
Electrodos de Al, C, Cu, Fe, latón, Pb, Zn
Experiencias preliminares
Experiencia 1
Prepare 250 ml 1M de HCl. Trabaje bajo campana.
Vierta aproximadamente entre 50 y 75 mL en un vaso de precipitados de 100 mL.
Con cuidado de que no entren en contacto, introduzca en el vaso un electrodo de Cu y otro de Zn.
Anote en su cuaderno lo que observa.
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Apuntes de Electroquímica OCW
5
Experiencia 9
En esta experiencia mediremos el potencial termodinámico de la pila montada en la experiencia anterior1.
a. Conecte la pila galvánica cuya fuerza electromotriz (x) vamos a determinar (según el esquema y la
fotografía de las figuras 3 y 4).
b. Encienda el polímetro que funcionará como amperímetro y posiciónelo en la escala más alta. No encienda
el polímetro que empleará para medir la resistencia del potenciómetro.
c. Regule el potenciómetro hasta que la lectura dé el valor más próximo a cero. A continuación reduzca la
escala y vuelva a regular. Trate de no demorarse en estas operaciones.
d. Actúe de esta manera hasta alcanzar la corriente nula en la escala más pequeña que ofrezca el polímetro.
e. Una vez alcanzada, desconecte el borne positivo de la fuente de alimentación.
f. Apague el amperímetro y conecte el polímetro que medirá la resistencia del potenciómetro. Anote el
valor medido (Rx) en la escala más pequeña posible.
g. Reemplace ahora la celda galvánica por una pila normalizada de fuerza electromotriz (N) conocida (pila Weston, 1.01859 V).
h. Opere ahora como se describe en los puntos 2 – 6 y encuentre la resistencia (RN) que hace nula la
intensidad de corriente.
i. Calcule el potencial de la pila galvánica (x) usando la expresión derivada de la ley de Ohm ( = I R):
j. Realice tres medidas utilizando este procedimiento. Calcule el valor medio y la desviación estándar.
Análisis de la experiencia 9
Compare los valores obtenidos en el punto anterior con el que dio el voltímetro en la experiencia 8. A la luz de los
resultados obtenidos comente de manera crítica la actividad desarrollada en la experiencia 9.
Sobre la ecuación de Nernst
Experiencia 10
Ya conoce el potencial de la pila:
Zn | 0.1 M Zn2+ || 0.1 M Cu2+ | Cu
Mida ahora el correspondiente a las pilas:
Zn | 0.1 M Zn2+ || 0.01 M Cu2+ |Cu
Zn | 0.01 M Zn2+ || 0.1 M Cu2+ | Cu
Para ello obtenga las disoluciones que necesita por dilución de las ya preparadas.
Análisis de la experiencia 10
La ecuación de Nernst relaciona el potencial de una pila ( con el que tendría en condiciones estándar () y con la expresión de acción de masas (Q).
G = G0 + RT lnQ ‐ n F = ‐ n F + RT lnQ
1 Podrá encontrar información adicional en Ira N. Levine. Fisicoquímica. 3ª Ed. McGraw‐Hill. 1991. pp. 466‐467. También en ediciones posteriores.
Apuntes de Electroquímica OCW
6
Q es el cociente de actividades que adopta la misma forma que la constante de equilibrio. Usando esta expresión
calcule el valor de que debería obtenerse considerando que los coeficientes de actividad de las especies implicadas:
a. Son igual a 1.
b. Vienen dados por la ley límite de Debye‐Hückel.
o log √ con A = 0.510 mol‐1/2 dm3/2
c. Vienen dados por la ecuación de Debye‐Hückel extendida.
o log √
√0.3√ con B = 1.6 mol‐1/2 dm3/2
Calcule para cada uno de los tres casos el error relativo respecto al valor experimental.