TTULO: FORMACIN DE LA PILA DE DANIELL PARA LA OBTENCION DE LOS POTENCIALES NORMALES.AUTORES: JONATAN GORDONMILTON ROBALINOREALIZADO EN: LABORATORIO DE PETROQUIMICA DE UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE- LATACUNGA

NDICE

INTRODUCCIN

El arreglo de dos electrodos conectados por un contacto inico es lo que se conoce como celda electroqumica. Cuando se conectan los terminales de la celda con un contacto metlico (por ejemplo), las reacciones en los electrodos tienen lugar espontneamente. En estas condiciones, circula corriente por el circuito externo a la celda y la misma es capaz de entregar energa para realizar trabajo elctrico. La corriente elctrica fluye siempre desde el polo positivo de la pila hacia el polo negativo, pero los electrones se desplazan en sentido inverso. En estos casos, la celda electroqumica se llama celda de Galvani, batera o pila. La diferencia de potencial entre los electrodos de la pila cuando no circula corriente entre ellos se conoce como fuerza electromotriz (FEM) y es una propiedad de equilibrio termodinmico. En uno de los electrodos ocurrir la reduccin de alguna especie mediante los electrones que llegan por el circuito externo. Este electrodo se llama ctodo. Mientras que en el otro electrodo, el nodo, se ha de producir una oxidacin, cediendo electrones al circuito externo. Alternativamente, puede forzarse la reaccin en el otro sentido aplicando externamente una diferencia de potencial lo suficientemente grande sobre los electrodos, en estos casos, se habla de una celda electroltica. Como se sabe si en una solucin de un sistema redox se introduce un metal inatacable por ejemplo platino, se establece una diferencia de potencial elctrico entre la solucin y el metal, que se puede explicar como la tendencia de los electrones a pasar de la solucin al metal, se dice que se establece un potencial de electrodo. Si tomamos dos sistemas redox y los unimos cerrando un circuito elctrico, estamos construyendo un generador de corriente elctrica; la magnitud de esta corriente depender de la diferencia de potencial existente entre los potenciales de electrodo de cada uno de los sistemas redox, el sistema formado es conocido como pila. La energa liberada por una reaccin redox espontnea puede usarse para realizar trabajo elctrico. Esta tarea se cumple por medio de una celda voltaica (pila), un dispositivo en el que la transferencia de electrones tiene lugar a lo largo de un camino externo, y no directamente entre los reactivos. Un ejemplo de celda voltaica es la pila de Daniell, dispositivo que consiste en un electrodo de Zn sumergido en una solucin de ZnSO4 y un electrodo de Cu sumergido en una solucin de CuSO4. Las soluciones estn separadas por un tabique poroso o puente salino que permite el paso de los iones a travs de l. Cuando se conectan ambos electrodos hay un flujo continuo de electrones que salen del electrodo de Zn hacia el electrodo de Cu a travs del alambre externo y un flujo de iones a travs de la solucin como resultado de las reacciones de xido-reduccin espontneas que tienen lugar en los electrodos. El electrodo de Zn es el nodo y el de Cu es el ctodo. Debido a que los electrones fluyen del nodo al ctodo, el nodo de una celda voltaica se rotula con un signo negativo, y el ctodo, con un signo positivo. La diferencia de potencial entre los dos electrodos de una celda voltaica proporciona la fuerza motriz que mueve los electrones a lo largo del circuito externo. Por consiguiente, a esta diferencia de potencial se le llama fuerza electromotriz (FEM) y se mide en volts (V). En la prctica de experimentacin se formar la pila de Daniell para la obtencin de los potenciales normales de diferentes electrodos con respecto al electrodo de referencia, as tambin se combinar diferentes pares de electrodos para la determinacin de voltaje entre ellos.OBJETIVOS

Objetivo GeneralFormar la pila de Daniell, combinando varios pares de electrodos, sumergidos en la solucin de su respectiva sal, unidos por medio de un puente salino, utilizando el equipo de estudio de corrosin, para la obtencin de los potenciales de celda.Objetivos Especficos

Armar una pila de Daniell, conformada por el electrodo de referencia y cada uno de los electrodos de prueba. Armar distintos pares de celdas galvnicas, haciendo uso de placas de cobre, aluminio, zinc, hierro (probetas), como electrodos, sumergindolas en soluciones de concentracin uno molar (1M), en sales sulfatos de sus respectivos metales, unidos por el puente salino de KCL (1M). Medir y registrar el voltaje y corriente entregado por cada celda galvnica conformado por el electrodo de referencia y las probetas. Medir y registrar el voltaje y corriente entregado por cada celda galvnica conformado por las combinaciones posibles de las probetas. Demostrar que energa liberada por una reaccin redox espontnea se transforma en trabajo elctrico, representado por voltaje.PARTE EXPERIMENTALMATERIALES Y REACTIVOS

Material Lminas de Cu Lminas de Al Lminas de Zn Lminas de FeTubo en U para el puente salino Vasos de precipitados de 600 mL

Tapas para colocar los electrodos Algodn Lagartos y cables de conexin para el equipo y los electrodosEquipo de Estudio de Corrosin (ECC)

Reactivos Solucin de cloruro de potasio, KCl concentracin 1M. Solucin de sulfato cprico, CuSO4 concentracin 1M.Solucin de sulfato de aluminio, Al2(SO4)3 concentracin 1M.Solucin de sulfato de frrico, Fe2(SO4)3 concentracin 1M.

Para la formacin de la pila de Daniel se utilizar el Equipo de Estudio de Corrosin (ECC), disponible en el laboratorio de Petroqumica de la universidad de las Fuerzas Armadas, el cual se muestra el apndice A.4Metodologa 1. Preparar las disoluciones de las sales que se necesitaran para la deformacin de la pila, tomando en cuenta que cada una debe tener una concentracin de 1M.2. Introducir la disolucin de KCl 1M en el tubo en U tapando ambos extremos con trozos de algodn. El tubo debe llenarse completamente con la disolucin, procurando no dejar burbujas en l.3. Introducir la lmina de aluminio en el vaso que contenga la disolucin 1M de sulfato de aluminio; la probeta de hierro se deber introducir en otro vaso que contenga la disolucin 1M de sulfato frrico.4. Unir las dos celdas, por medio del puente salino creado anteriormente en el paso 2, introduciendo sus extremos en las dos disoluciones a las que se desee medir el potencial.5. Conectar el potencial ms positivo a l borne rojo y el ms negativo al borne negro del equipo de estudio de corrosin.6. Colocar el interruptor del equipo en modo voltmetro y girar la perilla de celda a la celda que se desee medir 7. Medir los potenciales normales de cada lmina con respecto a los dems y al electrodo de referencia. Resultados y discusin

Los resultados de la medicin del voltaje de los pares formados para las celdas galvnicas se muestran en la tabla a continuacin.

Tabla 1 Resultados de potenciales de celdaPares de MaterialesPotencial (mV)Intensidad (mA)

Fe/E.R2380,3

Cu/E.R80

Zn/E.R4060,6

Al/E.R2600,3

Al/Zn760

Fe/Al430

Al/Cu2250,6

Cu/Zn5511,2

Cu/Fe3270,7

Fe/Zn2200,4

En la pila Daniell tiene lugar el siguiente proceso: en la superficie del electrodo de Zn se forman iones Zn2+ que se incorporan a la disolucin dejando un exceso de electrones sobre la superficie del electrodo. Estos electrones pasan a travs del hilo conductor externo hasta el electrodo de Cu. En la superficie de ste se combinan con los iones Cu2+ y se transforman en Cu, que se deposita sobre este electrodo. Las reacciones que se producen en la clula son, por tanto: Oxidacin: Zn (s) Zn2+ (ac) + 2 e- Reduccin: Cu2+ (ac) + 2 e- Cu (s) Reaccin global de la clula: Zn (s) + Cu 2+ (ac) Zn2+ (ac) + Cu (s)

Ninguna de las reacciones de las semiceldas puede producirse de forma independiente. Cada semirreaccin debe ir necesariamente acompaada de otra que consuma o aporte los electrones necesarios. El electrodo en que se produce la semirreaccin de oxidacin es el nodo (en este caso el Zn), y el electrodo en que se produce la semirreaccin de reduccin es el ctodo (en este caso el Cu).

Una pila se puede simbolizar mediante un diagrama que especifique cual es el nodo (se escribe a la izquierda) y cual el ctodo (se escribe a la derecha). En el caso de la pila Daniell, con las concentraciones de los iones 1 M, su notacin es la siguiente: Zn (s) Zn2+ (ac, 1 M) Cu2+ (ac, 1 M) Cu (s) Una raya vertical sencilla indica un cambio de fase, mientras que la doble raya vertical indica el puente salino. La transferencia de electrones del nodo al ctodo a travs del circuito externo genera una corriente elctrica debido a que existe una diferencia de potencial entre ambos electrodos.Zn/ZnSO4// Fe/FeSO4 fem = 0,763v - 0,44v = 0,323v.- Zn/ZnSO4// Cu/CuSO4 fem = 0,763v - (-0,34v) = 1,103v.

Conclusiones y Recomendaciones

Referencias

Anexos