Practica 3 (1)

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

Departamento de Ingeniería en Metalurgia y Materiales corrosión

Practica 3 “Diferencia de Potencial”

Profesor(a): Araceli Profesor(a): Araceli Ezeta Ezeta Mejía Mejía Integrantes: Eslava Hernández Wendy Belen Diego Erick Villanueva Solano Pérez Bermúdez Edgar Alfonso Grupo:MV52 Sección ‘’C’’

Fecha de entrega: 28/09/2018

Objetivos: 

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Utilizar y medir potenciales con los electrodos de referencia, así como clasificar los diferentes tipos de electrodos, y convertir medidas entre ellos. Realizar la calibración correspondiente en base a un electrodo de referencia calomel saturado previamente calibrado y calcular el %E de los diferentes electrodos que tiene el laboratorio. Analizar el comportamiento y precisión del electrodo de referencia de cobre hecho por los alumnos en la práctica 2.

Consideraciones Teóricas.

Tipos de Potencial Potencial es una magnitud escalar definida en los campos conservativos.

Potencial eléctrico, cuando el campo es eléctrico. Potencial gravitatorio, cuando el campo es gravitatorio. Energía potencial, es la energía asociada al potencial de campo en un punto del espacio. Diferencia de potencial, es el voltaje o diferencia entre el potencial de campo de dos puntos.

Potencial vector magnético, magnitud vectorial cuyo rotacional es el campo magnético. en química:

Potencial químico, es la cantidad de energía química contenida en una sustancia cualquiera por unidad de masa.

Potencial termodinámico, es la manera en que se mide en la termodinámica la combinación de los distintos tipos de potenciales;

Potencial de reducción, es la tendencia de dos sustancias a reaccionar entre sí mediante oxidación-reducción.

Potencial de ionización, mínima energía que hay que suministrar a un átomo para ionizarlo.

Electrodos de Referencia El electrodo de referencia es un electrodo que tiene un potencial de equilibrio estable y conocido. Es utilizado para medir el potencial contra otros electrodos en una celda electroquímica. El potencial de unión líquida en estos electrodos es minimizado por el uso de altas concentraciones de cloruro de potasio como solución de llenado, debido a que la velocidad de difusión de estos iones es muy similares.

En potenciometría es una semicelda que tiene un potencial de electrodo Eref exactamente conocido e independientemente de la concentración del analito o de los iones contenidos en la solución que se analiza. Aunque este electrodo puede ser un electrodo normal de hidrógeno, este casi no se usa porque su aplicación y mantenimiento son complicados. Por convención, en las mediciones potenciométricas siempre se maneja el electrodo de referencia igual que el ánodo (electrodo derecho). Los electrodos que se emplean en potenciometría tienen una respuesta muy selectiva hacia los analitos.

Electrodos de medida. electrodo que cede, recibe o intercambia iones con su medio, y cuyo potencial depende de éste, es un electrodo de medida, porque informa al circuito exterior de “Todo

las características de la solución”1.

De acuerdo con esta definición, un electrodo de medida nos brinda información del medio en el cual se encuentra (actividad, concentración, potencial, pH, etc.), y puede ser desde un sistema simple metal-ión metálico en solución, hasta sistemas más complejos, incluyendo electrodos selectivos para iones (ESI).

Electrodos metálicos. Debido a que el potencial de este tipo de electrodos, depende de la composició n del medio, puede ser caracterizado como de medida. Considerando la reacción parcial general, M n+ + ne = Mº, su potencial se puede expresado a través de la ec. de Nernst, para un sistema metal-ion metálico en solución. Un ejemplo muy común, es la media celda 2 Cu |Cu || , asociada a un electrodo de referencia, en este caso el potencial del electrodo sería Electrodos metálicos inertes. Existen muchas reacciones electroquímicas que pueden realizarse sobre sustratos inertes, que no participan por si mismos en las reacciones, pero permiten que se den éstas (aunque no permanecen propiamente inertes pues, en algunos casos, ejercen un fuerte efecto catalítico)2 . Es el caso del platino, sobre el cual pueden realizarse diversas reacciones de óxido-reducción, sin que participe éste metal. Un ejemplo muy común es el del equilibrio Fe3+/ Fe2+, que se realiza sobre platino: Fe3+ + e = Fe2+ .

Material Electrodos de referencia (calomel, plata, cobre y k 2SO4)   Voltímetro   Caimanes Vasos de precipitados Soluciones para cada electrodo de referencia Electrodo de referencia para calibrar   Cronometro Probeta para corrosi

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Desarrollo de la práctica. Experimento 1.

1.- Conectar el voltímetro

2.-Conectar los electrodos y las puntas del voltímetro con a uda de los caimanes.

Realizar los pasos anteriores con los electrodos de k2SO4, Calomel, Cobre y Plata

3.-Colocar los electrodos de referencia previamente conectados dentro de la solución del mismo tipo de los electrodos de referencia.

4.- Esperar a que el valor se estabilice y registrar.

Experimento 2.

1.-Conectar los electrodos y las puntas del voltímetro con ayuda de los caimanes.

2.- Colocar el electrodo de referencia calibrado y el electrodo de referencia a medir (previamente conectados) en una solución de KCl

Calcular %E

3.-Esperar a que se estabilice el resultado del voltímetro y registrar.

Realizar los pasos anteriores con cada electrodo a medir.

Experimento 3. 1.-Conectar los electrodos y las puntas del voltímetro con ayuda de los caimanes.

2.- Conectar una probeta previamente lijada y el electrodo de cobre realizado la práctica anterior. En una solución de NaCl

3.- Tomar la medida y registrarla cada 3 min hasta que no haya variaciones en 3 mediciones.

Tablas de resultados. Experimento 1. Electrodo K2SO4 Calomel Cobre Plata

Valor Teórico 0.000 0.000 0.000 0.000

Valor Experimental 0.059 0.006 0,001 0.005

Experimento 2. Electrodo

Valor ideal (ENH)

Calomel  Ag K Cu1 Cu2

0 0.2224 0.62 0.318 0.318

Valor Exp (ECS) 0 -0.035 0.164 0.048 0.053

ENH

%E

0 0.2065 0.4055 0.2895 0.2945

0 7.14 34.59 8.9 7.38

Experimento 3. Tiempo 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33

Potencial (V/CuSO4) -0.485 -0.492 -0.492 -0.491 -0.490 -0.490 -0.488 -0.487 -0.486 -0.484 -0.484 -0.484

Gráfica.

Análisis de Resultados. Experimento 1. Idealmente los valores deben ser de 0, sin embargo hay pequeñas variaciones entre las mediciones, esto puede ser porque se hizo mal uso del voltímetro, al igual a que pudo haberse conectado mal los caimanes sin antes lijarlos. También porque las soluciones son saturadas y esto puede haber interferido en el paso de iones. Experimento 2. Los porcentajes de error respecto al electrodo ENH son relativamente aceptables excepto con el k2SO4 que nos da un %E de 34.59% esto debido a que en las mediciones de por si era uy inestable ya que la solución esta sobresaturada, los %E de los electrodos hechos por la sección son de 8.9 y 7.3 respectivamente, esto nos da una idea de la exactitud del electrodo elaborado por nosotros y en unos días deberían tener el mismo %E para que sea confiable trabajar con ellos. Experimento 3. El comportamiento de las mediciones varia bastante, ya que al inicio del experimento no estaba bien conectado el voltimetro y daba valores bastante inestables, aunque después de 27 minutos mostro valores iguales el valor de la diferencia de potencial de la provea fue de -0.484V/CuSO 4

Observaciones y Conclusiones. Villanueva Solano Diego Erick Observaciones: -

Los electrodos son delicados, es por ello que deben ser manipulados cuidadosamente para no derramar su contenido o romperlos.

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Es muy importante enjuagar bien cada electrodo antes y después de usarlo para evitar contaminar las soluciones que usamos en la medición de cada potencial individual.

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Los potenciales experimentales no son muy diferentes a los estudiados teóricamente

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Los potenciales en electrodos del mismo tipo a veces diferían de 0.

Conclusiones. -

Logramos obtener mediciones de potencial muy similares o idénticas a los predichos teóricamente, en estos datos se encuentran los descritos por mediciones entre electrodos del mismo tipo, con potenciales iguales o muy cercanos a cero.

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También se logró conseguir cada uno de los potenciales individuales por especie o tipo de electrodo. De esta forma pudimos observar las propiedades o especies químicas o de soluciones que los componen internamente.

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Encontramos casos en los que los potenciales variaban enormemente, esto puede ser causado por la membrana que está saturada de cristales o dañada, lo cual evita el libre transitar de iones y una descalibración del electrodo.

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Conocimos los valores de potencial de cada tipo de electrodo en referencia a ENH, el cual es un estándar universal de medida o valor de potencial.

Pérez Bermúdez Edgar Alfonso Conclusión. Se comprobó cómo influye el potencial químico en las medidas, pues cada electrodo nos daba una medida que era resultado del intercambio de electrones y la facilidad para ceder o no estos. Utilizamos un electrodo de referencia para medir el potencial contra otros electrodos en una celda electroquímica. El potencial de unión líquida en estos electrodos es minimizado por el uso de altas concentraciones.

Es importante mantener las variables lo más estables posible para evitar errores en la medición, pues las impurezas afectan nuestras lecturas.

Eslava Hernández Wendy Belen. Observaciones. Durante la experimentación es importante el usar bien el voltimetro y colocar la perilla en voltaje directo, ya que esto puede provocar un error en la medicion de los electrodos. Es importante tener un control de qué clase de solución se esta llevando a cabo la medición y enjuagar los electrodos después de medir ya que podemos llegar a contaminarlos y el resultado será erróneo. Conclusiones. En esta práctica comprobamos la precisión de nuestros electrodos de cobre realizados la practica pasada, primero midiendo su potencial en la misma solución de CuSO4 y viendo la variación que tiene entre ellos, la cual fue de 0.001 y 0.005 v/CuSO4, también comprobamos el %E de nuestros electrodos con ayuda del electrodo de Calomel calibrado el cual tiene un %E de 8.9 y 7.3, al igual que observación su tendencia al medir con ayuda de una probeta, después de 27 minuto se mantuvo estable, la idea es que en cierto tiempo al medir con nuestros electrod os de cobre o al calibrarlos nos den los mismo resultados para saber si la realización de estos electrodos fue correcta.

Referencias bibliográficas. http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/ELECTRODOSDEMEDIDAYDEREFERENCIA_22645.pdf http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/079/htm/sec_5.htm http://www.asifunciona.com/respuestas/respuesta_2/respuestas_2.htm https://www.fisicalab.com/apartado/potencial-electrico-punto#contenidos