Electroquimica

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Laboratorio de Química Básica

Título de la Practica: Electroquimica

Grupo: 1CM18

Equipo:3

German López Huesca

José Luis Alvarado Macías

Yael Ramírez Vitte

Luis David Rodríguez Rodríguez

Q,F,P: Abel Betanzos Cruz

27/01/2015

Objetivo:

El alumno aplicará los conocimientos de Electroquimica, para obtener un electro depósito, con los materiales proporcionados en el laboratorio de química.

Introducción:

Electroquímica es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química. En otras palabras, las reacciones químicas que se dan en la interfaz de un conductor eléctrico (llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor) y un conductor iónico que también es muy importante en el mundo (el electrolito) pudiendo ser una disolución y en algunos casos especiales, un sólido.

Si una reacción química es provocada por una diferencia de potencial aplicada externamente, se hace referencia a una electrólisis. En cambio, si la diferencia de potencial eléctrico es creada como consecuencia de la reacción química , se conoce como un "acumulador de energía eléctrica", también llamado batería, celda galvánica o electrolitica.

Las reacciones químicas donde se produce una transferencia de electrones entre moléculas se conocen como reacciones redox, y su importancia en la electroquímica es vital, pues mediante este tipo de reacciones se llevan a cabo los procesos que generan electricidad o, en caso contrario, son producidos como consecuencia de ella.

Celda Galvánica:

Una celda galvánica o voltaica es un dispositivo experimental para generar electricidad mediante una reacción redox espontánea. (Se le llama así en honor de los científicos Luigi Galvani y Alessandro Volta, quienes fabricaron las primeras celdas de este tipo.) Los compo- nentes fundamentales de las celdas galvánicas. Una barra de zinc metálico se sumerge en una disolución de ZnSo4 y una barra de cobre se sumerge en una disolución de CuSo4. El funcionamiento de la celda se basa en el principio de que la oxidación de Zn a Zn2+ y la reducción de Cu2+ a Cu se pueden llevar a cabo simultáneamente, pero en recipientes separados, con la transferencia de electrones a través de un alambre conductor externo.

Potenciales estándar de reducción:

Es posible calcular el potencial estándar de reducción de una celda determinada comparando con un electrodo de referencia. Básicamente el cálculo relaciona el potencial de reducción con la redox. Arbitrariamente se le asignó el valor cero al electrodo de Hidrógeno, cuando se encuentra en condiciones estándar. En dicho electrodo ocurre la siguiente reacción:

La reacción se lleva a cabo burbujeando gas hidrógeno en una disolución de HCl, sobre un electrodo de Platino. Las condiciones de este experimento se denominan estándar cuando la presión de los gases involucrados es igual a 1 Atm., trabajando a una temperatura de 25 °C y las concentraciones de las disoluciones involucradas son igual a 1M.

En este caso se denota que:

Este electrodo también se conoce como electrodo estándar de hidrógeno (EEH) y puede ser conectado a otra celda electroquímica de interés para calcular su potencial de reducción.La polaridad del potencial estándar del electrodo determina si el mismo se está reduciendo u oxidando con respecto al EEH. Cuando se efectúa la medición del potencial de la celda.

Este electrodo también se conoce como electrodo estándar de hidrógeno (EEH) y puede ser conectado a otra celda electroquímica de interés para calcular su potencial de reducción.La polaridad del potencial estándar del electrodo determina si el mismo se está reduciendo u oxidando con respecto al EEH. Cuando se efectúa la medición del potencial de la celda:

Si el electrodo tiene un potencial positivo significa que se está reduciendo indicando que el EEH está actuando como el ánodo en la celda (Por ejemplo: el Cu en disolución acuosa de CuSO4 con un potencial estándar de reducción de 0,337V)

Si el electrodo tiene un potencial Negativo significa que se está oxidando indicando que el EEH está actuando como el Cátodo en la celda (Por ejemplo: el Zn en disolución acuosa de ZnSO4 con un potencial estándar de reducción de -0,763 V)

Sin embargo, las reacciones son reversíbles y el rol de un electrodo en una celda electroquímica en particular depende de la relación del potencial de reducción de ambos electrodos. El potencial estándar de una celda puede ser determinado buscando en una tabla de potenciales de reducción para los electrodos involucrados en la experiencia y se calcula aplicando la siguiente fórmula:

Termodinámica de las reacciones Redox:

El siguiente paso es ver cómo se relaciona E°celda con algunas cantidades termodinámicas, como DG° y K. En una celda galvánica, la energía química se transforma en energía eléctrica para hacer trabajo eléctrico como hacer funcionar un motor eléctrico. La energía eléctrica, en este caso, es el producto de la fem de la celda por la carga eléctrica total (en coulombs) que pasa a través de la celda: energía eléctrica = volts × coulombs = joules La igualdad significa que 1 J = 1 C × 1V La carga total está determinada por el número de electrones que atraviesa la celda, así que tenemos carga total = número de e– × carga de un e– En general, es más conveniente expresar la carga total en cantidades molares. La carga eléc- trica de un mol de electrones se denomina constante de Faraday (F), en honor al químico y físico inglés Michael Faraday,1 donde 23–– –19– 1F =6.022×10 e /mole ×1.602× 10 C/e =9.647×104C/mole– Por tanto, la carga total ahora se puede expresar como nF, donde n es el número de moles de electrones intercambiado entre el agente oxidante y el agente reductor en la ecuación redox general para el proceso electroquímico. La fem medida (Ecelda) es el voltaje máximo que la celda puede alcanzar. Por tanto, el trabajo eléctrico hecho wele, que es el trabajo máximo que se puede hacer (wmáx), está dado por el producto

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