Informe del Laboratorio Nº3 Medición de los parámetros termodinámicos de una pila

Universidad de Chile[pic 1]

Facultad de Ciencias

Departamento de Química

Informe del Laboratorio Nº3
Medición de los parámetros termodinámicos de una pila

Nombres: Cristian Zamora Ibacache

     Ariel Pinto Marchant

Objetivos:

• Obtener los parámetros termidinamicos en una pila
• Ver la relación que entre cada una de estas medidas.

Introducción

En las distintas reacciones podemos encontrar y calcular varias prropiedades que contienen estas, como por ejemplo el volumen, la presión a la que se realiza, la electricidad que conduce en solución, etc… En este trabajo se medirá el voltaje de corriente que pasará por una batería, que consiste en dos soluciones que intercambian electrones de manera que ocurre una oxido-reducción en este sistema. Pero ésta corriente que atraviesa por la batería se vé modulada por  la temperatura, lo que significa que es posible medir sus propiedades termodinámicas como la energía libre de Gibbs (ΔG) la que se puede sacar directamente del potencial obtenido a las distintas temperaturas, y se obtiene:

1.  ΔG=–nF[pic 2]

Donde F es la constante de Faraday (F = 96485 C/mol), n es el número de moles de electrones intercambiados por mol de iones y  es el potencial de la pila. Al igual que se puede buscar la entropía del sistema (ΔS)[pic 3]

1. [pic 4]

Y la entalpía (ΔH)

ΔG = ΔH – TΔS

1. ΔH = ΔG + TΔS

Para esto se procederá a medir el voltaje a distintas temperaturas para así ver cuanto cambian estos parámetros termodinámico con los cambios ya mencionados

Parte experimental:

• Materiales y reactivos:

• Voltimetro
• vasos de precipitado
• Pipeta de 50ml
• Pro-pipeta
• Tubos
• Solución de CuSO4)2 0,5 molar
• Solución de Pb(NO3)2 0,5 molar
• Solución KNO3 0,25 molar

Se realizaron mediciones de voltaje a diferentes temperaturas, las cuales fueron 67ºC, 45ºC, 25ºC y 4 ºC.  Estas mediciones se realizaron en una pila constituida por dos semi-celdas, una de Cu/Cu+2 y Pb/Pb+2, en un tercer tubo se coloca solución electrolítica de Pb(NO3)2 y KNO3   la que se conecta a las semi-pilas mediante puentes salinos. Se coloca la pila en un baño de agua, el que se calienta hasta los 67ºC y mientras se deja enfriarse calculo para las otras medidas.

Resultados y análisis

Tabla 1. Voltajes obtenidos a distintas temperaturas.

Con los datos previos podemos obtener el siguiente gráfico, donde se modificó el voltaje de mili volts a volts: [pic 5]

Fig. 1: gráfica de  temperatura vs voltaje obtenidos en el experimento en laboratorio

Así para la gráfica de la figura 1 podemos obtener la siguiente ecuación

[pic 6]

donde podemos obtener el valor del potencial  a temperatura ambiente (25 ºC) según corresponde la curva:[pic 7]

[pic 8]

También a 75ºC y a 0ºC respectivamente

[pic 9]

[pic 10]

El potencial nos sirve para poder obtener el ΔG de la pila, a través de la ecuación (1). Para obtener el número de moles de electrones transferidos en la pila realizamos el equilibrio que ocurre en la pila:

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

Por lo tanto hay dos moles de electrones en transferencia en la pila y para el potencial, calculamos respecto al obtenido a los 25ºC.

        [pic 14][pic 15]

También a los 75ºC y 0ºC respectivamente

[pic 16]

[pic 17]

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