Potencial termodinámico

Objetivo

Que el alumno conozca la importancia de los potenciales termodinámicos, su interpretación física y su aplicación en una reacción de óxido-reducción en una pila comercial.

Cuestionario Previo

1. ¿Qué es una reacción de óxido-reducción?

2. ¿Qué es una pila y cuál es el principio de su funcionamiento?

3. Investigar qué es una pila de óxido de plata-zinc, cuál es la reacción de óxido-reducción que se lleva a cabo en ella y las aplicaciones de este tipo de pilas.

4. ¿Qué es el potencial eléctrico?

5. ¿Qué es el trabajo eléctrico?

6. Escribir la ecuación que relaciona al trabajo eléctrico con el potencial eléctrico para una reacción de óxido-reducción.

7. Explicar la interpretación física de ∆Gº cuando un proceso se lleva a cabo a presión y temperatura constantes.

8. Investigar la interpretación física de ∆Hº y ∆Sº cuando un proceso se lleva a cabo a presión constante.

9. ¿Cuál es la ecuación que relaciona a ∆Gº con ∆Hº y ∆Sº a temperatura constante?

10. Explicar el criterio de espontaneidad y equilibrio asociado con ∆ Gº a temperatura y presión constantes.

11. Mencionar cuáles son los factores que afectan el signo de ∆Gº en la ecuación que relaciona a ∆Gº con ∆Hº y ∆Sº a temperatura y presión constantes.

Problema

Determinar experimentalmente los potenciales termodinámicos (∆Hºr, ∆Gºr y ∆Sºr) a 298.15 K de una reacción de óxido-reducción que se efectúa en una pila comercial de óxido de plata-zinc (Ag2O-Zn) y explicar su interpretación física.

Manejo de residuos

Investigar el manejo y tratamiento de las pilas de Ag2O-Zn cuando estas terminan su vida útil. Se recomienda el uso de un depósito con el propósito de colectar el agua usada durante el trabajo experimental y reutilizarla.

Guardar el aceite de nujol en un frasco para reutilizarlo en prácticas posteriores.

DEPARTAMENTO DE FISICOQUÍMICA PROYECTO PAPIME 100110

LABORATORIO DE TERMODINÁMICA ELABORÓ: M. EN C. GERARDO OMAR HERNÁNDEZ SEGURA 2

Material y reactivos

1 termómetro digitala

1 multímetro digitalb

1 controlador de inmersión de temperaturac

1 hielera de unicel

1 vaso de precipitados de 100 mL

2 soportes universales

1 pinza de tres dedos

1 elevador

1 pila comercial de Ag2O-Zn de 1.55 V

1 portapilas

2 cables con conexión de banana (rojo y negro) aceite de nujol agua hielo

NOTA: aTermómetro digital con resolución de ± 0.1ºC. bMultímetro digital con resolución de ± 1 x 10-4 V. cControlador de inmersión de temperatura con estabilidad térmica de ± 0.2ºC.

Desarrollo experimental

Figura 1. Esquema general del dispositivo experimental para la medición de potenciales termodinámicos en una pila comercial de Ag2O-Zn.

Montar el dispositivo experimental de acuerdo al esquema de la figura 1.

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1. Unir los cables con conexión de banana al portapilas, empleando soldadura de estaño, respetando el código de colores (cable rojo: polo positivo y cable negro: polo negativo), para asegurar que la polaridad es la correcta.

2. Sujetar la pila de Ag2O-Zn en el portapilas. Revisar que la polaridad y el contacto eléctrico sean correctos.

3. Colocar aceite de nujol en el vaso de precipitados de 100 mL, y sumergir el portapilas que contiene la pila.

4. Introducir el elevador dentro de la hielera de unicel y colocar sobre éste el vaso de precipitados con el aceite de nujol y el portapilas con la pila.

5. Introducir y encender el termómetro digital dentro del aceite de nujol, sujetándolo al soporte universal con una pinza de tres dedos.

6. Conectar las terminales de los cables del portapilas con el multímetro. Verificar que la polaridad sea correcta.

7. Introducir el controlador de temperatura al baño, ajustándolo con el soporte universal.

8. Colocar en la hielera una mezcla de hielo y agua, y llenar hasta una altura de 20 cm.

9. Encender el multímetro, elegir la escala de voltaje (corriente continua,V ) con el selector giratorio y presionar durante un segundo el botón de alta resolución (“Hi Res”) para visualizar en el multímetro

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