Potencial De Electrodo

Potenciales de electrodo

Escuela de química, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia

Resumen: En la práctica se tomaron mediciones de diferencias de potencial generadas por electrodos de Cobre y Zinc, con un electrodo de referencia para calcular los potenciales de los diferentes electrodos en estudio a partir del método gráfico de aproximación de Debye – Huckel.

INTRODUCCIÓN

Cuando dos fases diferentes conductoras de electricidad se ponen en contacto, generalmente se establece entre ellas una diferencia de potencial eléctrico ф como resultado de la trasferencia de cargas entre las fases y una distribución no uniforme de iones, orientación de moléculas con momentos dipolares y distorsiones de la distribución de carga de las moléculas próximas a la interfase. Sólo pueden medirse diferencias de potencial entre dos fases que tienen la misma composición química.

En un sistema electroquímico, los potenciales electroquímicos sustituyen a los potenciales químicos en todas las ecuaciones termodinámicas. Por ejemplo, la condición de equilibrio de fases es la igualdad de potenciales electroquímicos:

u_i^α=u_i^β

El potencia electroquímico de la especia i es la fase α viene dada por:

u_i^α=u_i^α+Z_i Fφ^2

Ya que los cambios de composición química asociados a la aparición de las diferencias de potencial en la interfase son extremadamente pequeños, el potencial química uiα de un sistema electroquímico es el mismo que el potencial químico uiα en el correspondiente sistema químico sin diferencia de potencial entre las fases.

Figura 1. Pila con dos interfases metal – Solución.

PROCEDIMINETO

Para el desarrollo de la práctica se recurrió de un electrodo de referencia. Para el caso de esta aplicación se utilizó el electrodo de Plata-Cloruro de Plata (Ag/AgCl). El cual es un sistema análogo al electrodo de Calomel, que consta de un electrodo de plata sumergido en una solución de cloruro de potasio, saturada también de cloruro de plata:

|| AgCl (saturado), KCl (xM) | Ag

La media reacción es:

AgCl + e-  Ag + Cl-

Normalmente, este electrodo se prepara con una solución saturada de cloruro de potasio, siendo su potencial a 25°C de +0,197 V respecto al electrodo estándar de hidrógeno.

El electrodo de referencia fue fabricado acoplando el alambre de plata cloruro de plata a una jeringa que contenía la solución, a su vez el orificio de la jeringa en conjunto con una tela que sirvió como puente salino.

Se prepararon soluciones con diferentes concentraciones de 0.1, 0.05, 0.01, 0.005 y 0,001, de las sales metálicas correspondientes a cada electrodo: Cobre y Zinc.

La solución saturada de KCl ya estaba preparada previamente, la cual estaba contenida en la jeringa que contiene el electrodo de referencia.

Se conectó un multímetro al electrodo de referencia y el electrodo en estudio, se sumergió una parte del electrodo en estudio y el electrodo de referencia en la solución de la sal correspondiente.

Se lee la diferencia de voltaje y se repite el procedimiento para todas las soluciones y electrodos en estudio.

Figura 2. Esquema celda para medir las diferencias de potencial

RESULTADOS

Los resultados obtenidos durante el desarrollo de la práctica para los potenciales de cada una de las soluciones tratadas se encuentran en las siguientes tablas.

Solución de CuSO4

Concentración (M) Voltaje (V)

0,001 0.075

0,005 0.088

0,01 0.091

0,05 0.097

0,1 0.102

Tabla 1. Diferencias de potenciales para una solución de sulfato de cobre a diferentes concentraciones.

Solución de ZnSO4

Concentración (M) Voltaje (V)

0,001 0.034

0,005 0.058

0,01 0.061

0,05 0.072

0,1 0.100

Tabla 2. Diferencias de potenciales para una solución de sulfato de zinc a diferentes concentraciones.

Para realizar los cálculos pertinentes de las celdas electroquímicas se deben conocer las semireacciones para las diferentes soluciones utilizadas. Los datos de potencias estándar se encuentran en tablas.

Solución de CuSO4:

Cu→ 〖Cu〗^(+2)+ 2e^-

E^0=-0,34 V

AgCl+e^- →〖Ag〗_((s) )+ 〖Cl〗^-

E^0=0,22 V

Donde el cobre se reduce y la plata se oxida. Por lo cual conociendo este dato y los potenciales estándar se puede proceder a calcular el potencial de la celda, con la siguiente formula:

E=∅_red-∅_oxi

E=-0,34-2(0,22)

E=-0,78 V

Se representa la pila de la siguiente manera:

Ag+ | Ag(s) || Cu(s) | Cu+2

Solución de ZnSO4:

Zn→ 〖Zn〗^(+2)+ 2e^-

E^0=0,76 V

AgCl+e^- →〖Ag〗_((s) )+ 〖Cl〗^-

E^0=0,22 V

Donde el zinc se reduce y la plata se oxida. Por lo cual conociendo este dato y los potenciales estándar se puede proceder a calcular el potencial de la celda, con la formula presentada anteriormente.

E=0.32 V

Se representa la pila de la siguiente manera:

Ag+| Ag(s) || Zn(s) | Zn+2

Conociendo ya estos datos, se procede a calcular el potencial estándar, para

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