Práctica 1. Potenciales Termodinámicos

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO[pic 1][pic 2]

Facultad de Química

Laboratorio de Equilibrio y Cinética

Práctica 1. Potenciales Termodinámicos

Equipo: Áuricos

Integrantes:

Arroyo Ramírez Blanca 

Gutiérrez Avilés Joselyn

Pérez Tovar Pamela

Salinas García Pedro Ángel

Grupo 47

Dr. Gerardo Omar Hernández Segura

Fecha de entrega: 08 de septiembre de 2016 

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.

Introducción

Reacción de óxido-reducción: Es una reacción química que implica la transferencia de electrones entre las sustancias participantes. En estas reacciones hay un agente reductor que pierde electrones, es decir, se oxida, y un agente oxidante que gana dichos electrones, es decir, se reduce.

Pila o celda electroquímica: Es un sistema electroquímico multifásico, en el que las diferencias de potencial en las interfases originan una diferencia neta de potencial entre los terminales. Lo que significa que el agente oxidante está separado del agente reductor y la transferencia de electrones se hace por medio de un conductor externo y así la pila galvánica transforma energía química en energía eléctrica.

Pila de óxido de plata-zinc: Es un tipo particular de pila primaria seca, que se encuentra constituida por un cilindro en forma de botón de acero inoxidable. Contiene en su interior un ánodo de Zn en polvo (amalgamado con Hg), inmerso en un gel de pliacrilato de sodio y un cátodo de Ag2O (mezclado con grafito para mejorar su conductividad eléctrica), y comprimido como pastilla. Este tipo de pilas se utiliza en los marcapasos, relojes, cámaras, calculadoras, aparatos auditivos y otros aparatos que necesitan una pila de larga duración; además otras características son que no es recargable, es confiable y tiene un voltaje constante (de 1.6 V a condiciones estándar). La reacción que se produce en este tipo de pilas es la siguiente: [pic 3][pic 4][pic 5]

Potencial eléctrico: Es el trabajo por unidad de carga necesario para llevar de forma reversible una carga de prueba desde el punto inicial hasta el punto final dentro de un campo eléctrico. Se expresa como: E=W/Q. La unidad de potencial eléctrico en el SI es el volt (V), que se define como: 1 V= 1 J/C.

Trabajo eléctrico: Es la energía que desarrolla una carga eléctrica sometida bajo la acción de un campo eléctrico al moverse entre dos puntos. Su fórmula es: Welec= -QE

Relación entre trabajo eléctrico y potencial eléctrico: 
E=Welec/Q  →  Despejando W: Welec= -QE; pero Q=nF; donde n= moles de e- y F= eNA= 96500 C/mol
Por lo que: Welec= - nFE

Interpretaciones físicas de ∆G°, ∆H° y ∆S°: La variación de la energía de Gibbs (∆G) en una reacción es útil porque es un criterio de espontaneidad y equilibrio a temperatura y presión constantes en procesos reversibles. ∆G ≤ 0, esto indica que cuando ΔG < 0, es un proceso espontáneo, mientras que ΔG = 0, indica equilibrio termodinámico a temperatura y presión constantes. Por otra parte, ΔG es importante porque incorpora a las variaciones de entalpía y de entropía, de acuerdo con la siguiente ecuación: ∆G=∆H-T∆S. La temperatura y la presión deben ser constantes a lo largo del proceso, y de esta forma el calor transferido a presión constante equivale a la variación de la entalpía (Qp = ∆H). La variación de la entropía, ∆S, está asociada con el aumento o disminución del número de estados microscópicos congruentes con un estado macroscópico dado para el sistema (medida de la aleatoriedad, orden y desorden del sistema) debido a tres factores: a) dispersión de materia; b) dispersión de energía y, c) tendencia al cambio de la orientación y movimiento de las moléculas.

Material, equipo y reactivos empleados

Véase el esquema de la Figura 1.

1 termómetro digitala 

1 termómetro de mercurio

1 multímetro digitalb 

1 agitador magnético

2 vasos de precipitados de 1000 y 600 mL

1 matraz Erlenmeyer de 250 mL

1 agitador de vidrio

1 barra magnética

1 tapón de hule bihoradado

1 resistencia eléctrica de tallo corto

1 pila comercial de Ag2O-Zn de 1.55 V

1 portapilas

1 jeringa

2 cables con conexión de banana (rojo y negro)

aceite de nujol, agua y hielo

NOTA:

aTermómetro digital con resolución de ± 0.1ºC.

bMultímetro digital con resolución de ± 1 x 10-4 V.

Figura 1. Esquema general del material, equipos y reactivos empleados para la medición de los potenciales termodinámicos en una pila comercial de Ag2O-Zn. [pic 6]

Rombos de seguridad

Aceite de nujol:

Almacenaje: Mantener el depósito cerrado de forma estanca almacenar, en envases bien cerrados, en un ambiente seco y fresco. Asegurar suficiente ventilación en el puesto de trabajo.

Estabilidad química: Estable bajo las condiciones de almacenamiento recomendadas.

Posibilidad de reacciones peligrosas: Reacciones con medios de oxidación fuertes,

Irritación o corrosión: Puede causar irritación, provoca irritación ocular grave.

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Oxido de plata (Ag2o):

Estabilidad: Fuerte agente oxidante. El sólido seco es estable a 100ºC por 18 horas.

Incompatibilidad: Oxido de cobre, amoniaco, sulfuro de hidrogeno, magnesio, sulfuro de antimonio, sulfuro de mercurio, nitro alcanos, materiales orgánicos, y sus vapores, agentes reductores y muchas otras sustancias.

Condiciones a evitar: Calor, llamas, fuentes de ignición, aire, luz e incompatibles.

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