Práctica Celda de Daniell

FISICOQUÍMICA APLICADA

NOMBRE DE LA CARRERA: Energías Renovables T.S.U

U T E C Q. Osvaldo Martínez Macedonio Profesor

INTEGRANTES DEL EQUIPO: Florencio Martínez José Alfredo Vigueras Licona Nelly Fernanda NOMBRE DEL PROFESOR: L.QU. Osvaldo Martínez Macedonio

NOMBRE DEL TRABAJO: CICLO PROTÓN-PROTÓN FECHA DE ENTREGA 15-09-2017 CICLO Septiembre - Diciembre GRUPO: ER - 41

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LABORATORIO DE NANOTECNOLO GÍA PILA O CELDA DE DANIELL OBJETIVOS. 1.- Practicar los cálculos de concentración para preparación de soluciones. 2.- Identificar de una celda galvánica las semirreacciones de oxidación y reducción, así como el cátodo y el ánodo presentes. 3.- Aprender a crear una celda galvánica e identificar sus partes. 4.- Aprender a medir, calcular y relacionar los potenciales de celdas.

INTRODUCCIÓN. Una celda galvánica o voltaica es un dispositivo experimental para generar electricidad mediante una reacción redox espontanea. (Se le llama así en honor de los científicos Luigi Galvani y Alessandro Volta, quienes fabricaron las primeras celdas de este tipo.) Los componentes fundamentales de las celdas galvánicas se ilustran en la figura 19.1. Una barra de zinc metálico se sumerge en una disolución de ZnSo4 y una barra de cobre se sumerge en una disolución de CuSo4. El funcionamiento de la celda se basa en el principio de que la oxidación de Zn a Zn2+ y la reducción de Cu2+ a Cu se pueden llevar a cabo simultáneamente, pero en recipientes separados, con la transferencia de electrones a través de un alambre conductor externo como se muestra en la Figura 19.1. Una celda galvánica. El puente salino (un tubo en forma de U invertida), que contiene una disolución de KCl, proporciona un medio eléctricamente conductor entre ambas disoluciones. Las aperturas del tubo en forma de U están tapadas con pedazos de algodón para impedir que la disolución de KCl fluya hacia los contenedores mientras permiten que pasen los aniones y los cationes. Los electrones fluyen externamente del electrodo de Zn (ánodo) al electrodo de Cu (cátodo).

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Las barras de zinc y cobre serían los electrodos. Para completar el circuito eléctrico, las disoluciones se deben conectar mediante un conductor por el que puedan pasar los cationes y aniones desde un compartimiento al otro. Este requisito se cumple con un puente salino, que en su forma más simple se trata de un tubo en forma de x invertida lleno con una disolución de un electrolito inerte como KCl o NH4No3, cuyos iones no reaccionaran con los iones de la disolución o con los electrodos La corriente eléctrica fluye del ánodo al cátodo porque existe una diferencia de energía potencial eléctrica entre los electrodos. El flujo de corriente eléctrica es análogo a la caída de agua en una cascada debido a la diferencia de energía potencial gravitacional, o al flujo de gas desde una zona de presión elevada a una de presión baja. Experimentalmente la diferencia de potencial eléctrico entre el ánodo y el cátodo se mide en forma experimental con un voltímetro (figura 19.2). El voltaje a través de los electrodos de una celda galvánica se llama voltaje de la celda o potencial de la celda. Otro término común para el voltaje de la celda esfuerza electromotriz o fem (E), que, a pesar de su nombre, es una medida del voltaje, no de la fuerza.

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REACTIVOS.    

Sulfato de zinc Sulfato cúprico Cloruro de potasio Agua destilada

MATERIAL Y EQUIPO. Algunos de los materiales que se emplearán en el laboratorio se mencionan a continuación:          

12 vasos de precipitado de 100 ml 1 vaso de precipitado de 250 ml 10 matraces aforados de 50 ml 4 pisetas 5 vidrios de reloj 5 espátulas Balanza semianalítica o analítica Multímetro Electrodos de zinc y cobre Puente salino

DESARROLLO. ACTIVIDAD 1. El alumno antes de ingresar al laboratorio dará lectura a la práctica y resolverá dudas con el profesor. ACTIVIDAD 2. El alumno preparará el material del puente salino (manguera o popote con algodón y será responsable de llevar a la práctica cables, multímetro y electrodos de zinc y cobre. Q. Osvaldo Martínez Macedonio Profesor

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ACTIVIDAD 3. El alumno realizará los cálculos antes de ingresar a la práctica y los entregará al profesor para su revisión antes de iniciar (cálculos de concentraciones que el profesor haya indicado anteriormente). ACTIVIDAD 4. El alumno pedirá el material para su práctica y comenzará pesando el sulfato de zinc y el sulfato de cobre con el vidrio de reloj y espátula. En el vaso de precipitado de 250 ml se creará una solución saturada de cloruro de potasio y se colocará la solución en los puentes salinos tapando los extremos con algodón. Cada sustancia se vaciará en un matraz aforado etiquetado previamente (nombre de la solución y si es cátodo o ánodo con marcador indeleble o etiqueta adherible) y se aforará a 50 ml con agua destilada con apoyo de la piseta. Cada solución preparada se vaciará en un vaso de precipitado etiquetado de la misma forma que el matraz y se armará la celda de acuerdo a la siguiente imagen:

Anotar los resultados solicitados para realizar el informe de trabajo solicitado.

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INFORME DE TRABAJO El informe de trabajo se entregará de manera electrónica por equipo y deberá contener los siguientes datos: 1. Hoja de presentación con nombre de la universidad, nombre de la práctica, nombre de los integrantes del equipo (empezando por apellidos), fecha, carrera, cuatrimestre y grupo. 2. Introducción: Explicarán de manera teórica qué es una celda galvánica, en especial una celda de Daniell y se explicará cómo afecta la variación de concentraciones en el voltaje de la celda. 3. Se describirán los cálculos realizados para la determinación de los pesos en las concentraciones preparadas. 4. Se creará una tabla en donde se anoten las concentraciones, los voltajes teóricos calculados, voltajes obtenidos en la práctica, las semirreacciones de oxidación y reducción y el diagrama de celda (notación). 5. Se creará una conclusión acuerdo a si se obtuvieron los mismos resultados teóricos y experimentales, así como la relación que existe entre las diferentes concentraciones y los voltajes obtenidos (el reporte por equipo será con los resultados de voltajes de todos los equipos). 6. Anote la bibliografía utilizada. BIBLIOGRAFÍA: 1. Gessner G. Hawley; “Diccionario de Química”, Ediciones Omega, S.A., 1975. 2. “Improving Safety un the Chemical Laboratory: A Practical Guide”, Second edition, Edited by Jay A. Young. 3. Margarita Patiño Jaramillo, Química Básica (Prácticas de Laboratorio), Editor ITM. 4. Isabel Sierra Alonso, Sonia Morante Zarcero, Damián Pérez Quintanilla, Experimentación en Química Analítica, Editorial Dykinson.

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Cálculos de concentración para preparación de soluciones.

ZnSO4

Peso Molecular Zn = 65 S =32 04 = 64 161 gr/mol

Cu SO4

Moles = (M) (L) = (0.3 M) (0.5L) = 0.015 gr

Masa = (Moles) (P.M) = (0.015) (161) = 2.415 gr/mol

Moles = (M) (L) = (0.05) (159.5) = 7.975 gr

Peso Molecular Cu = 63.5 S = 32 O4 = 64 159.5 gr /mol Peso Molecular 5H20 18 gr/mol

Regla de tres. 159.5

249.5 =12.4 gr

7.97

Calculo potencial M = Moles Litrosmasa= (M) (L) = (0.3) (0.050) = 0.015 moles moles = masa masa = (moles) (P.M) = (0.015 moles) (249gr/mol) =3.735gr P.M (0.015) (159) = 2.385 gr PRACTICA. 415 mV

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FISICOQUÍMICA APLICADA PROBLEMAS ECONTRADOS El Puente salino Encontramos problemas con la manguera “tenía burbujas”. La pureza de los materiales Utilizamos estaño y tiene 80% de zinc del 100%

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