Práctica No 3

Instituto Tecnológico Superior de Coatzacoalcos.

Unidad: 1 Departamento: Nombre práctica:

No. De Práctica: 3

Fecha de Edición: 11-OCT-2017

Ingeniería Química de

VERIFICACION DEL CUMPLIMIENTO DE LA LEY DE NERST

Práctica No. 3 Nombre de la práctica: Verificación del Cumplimiento de la Ley de Nerst.

OBJETIVO.

Comprobar la ley de Nerst. Armando una celda Electroquímica, con sus respectivos electrodos.

Introducción Los procesos electroquímicos son reacciones redox en las cuales la energía liberada por una reacción espontánea se convierte en electricidad o la energía eléctrica se aprovecha para provocar una reacción química no espontanea. Las reacciones redox son aquellas en las que se transfiere electrones de una sustancia a otra. Una celda electroquímica es un dispositivo experimental para generar electricidad mediante una reacción redox (celda galvánica o voltaica). En las ecuaciones del tipo redox, una especie química cede electrones mientras que la otra especie química las capta. La especie que cede electrones sufre una semireacciòn del tipo oxidación mientras que la especie que capta electrones sufre una semireacciòn del tipo reducción. Las sustancias que ceden electrones electr ones se les llaman reductores y a las que captan electrones se les llama oxidantes.

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MATERIAL, EQUIPOS Y REACTIVOS Materiales

Equipos

1

Papel filtro

1

Cable conductor

Cloruro de potasio

1

Matraces aforados

Zinc en barra

1

Agitadores

Cobre en barra

1

Pipetas volumétricas

2

Vasos de precipitado de 150 ml Vaso de precipitado de 100 ml

1

Voltímetro

Reactivos Sulfato de zinc

Acido sulfúrico al 25% Sulfato de cobre

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PROCEDIMIENTO. 1. Preparar una solución de sulfato de cobre 1M. 2. Preparar una solución de sulfato de zinc 0.5M. 3. Preparar una solución de cloruro de potasio saturada. 4. Introducir la solución de sulfato de cobre en vaso de precipitado de 150 ml. 5. Introducir la solución de sulfato de zinc en otro vaso de precipitado de 150 ml. 6. Introducir una tira de papel filtro en la solución de cloruro de potasio hasta humedecerla completamente. 7. Introducir un electrodo de cobre en la solución de sulfato de cobre. 8. Introducir un electrodo de zinc en la solución de sulfato de zinc. 9. Conectar ambos electrodos al voltímetro o a un foco mediante cableado. 10. Introducir la tira de papel filtro en ambas soluciones a manera de establecer un puente entre ambas. 11. Leer el valor del voltímetro si aplica. 12. En otro vaso de precipitado de 100ml verter 10 ml de ácido sulfúrico al 25% y añadir agua hasta obtener 75 ml. 13. Conectar los cables a las barras de zinc y cobre, a su vez al voltímetro. 14. Introducir ambas barras a la solución, asegúrese de que estas no se toquen ni estén completamente sumergidas en la solución. 15. Tome lectura al voltímetro.

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OBSERVACIONES

Se utilizó el ácido nítrico al 5% y el Hidróxido de sodio al 1%

Se introdujo los dos cables a ambas soluciones y se pudo apreciar que los dos son buenos conductores de energía.

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CUESTIONARIO ¿Qué aplicación tiene la ley de Nernst en la Ing. Química? La ecuación de Nernst es útil para hallar el potencial de reducción en los electrodos en condiciones diferentes a los estándares. ¿Cómo se desarrolla una celta electroquímica? La celda electroquímica es un dispositivo experimental para generar electricidad mediante una reacción redox espontánea en donde la sustancia oxidante está separada de la reductora de manera que los electrones deben atravesar un alambre de la sustancia reductora hacia la oxidante. En una celda el agente reductor pierde electrones por tant o se oxida. El electrodo en donde se verifica la oxidación se llama ánodo. En el otro electrodo la sustancia oxidante gana electrones y por tanto se reduce. El electrodo en que se verifica la reducción se llama cátodo. La corriente eléctrica fluye del ánodo al cátodo porque hay una diferencia de energía potencial entre los electrodos. La diferencia de potencial eléctrico entre el ánodo y el cátodo se mide en forma experimental con un voltímetro, donde la lectura es el voltaje de la celda

Una celda voltaica aprovecha la electricidad de la reacción química espontánea para encender una lamparita, es decir, convierte energía potencial química en energía eléctrica. Las tiras de cinc y cobre, dentro de disoluciones de ácido sulfúrico diluido y sulfato de cobre respectivamente, actúan como electrodos (el derecho actúa como cátodo y el izquierdo como ánodo). El puente salino (en este caso cloruro de potasio) permite a los electrones fluir entre las cubetas sin que se mezclen las disoluciones. Cuando el circuito entre los dos sistemas se completa (como se muestra a la derecha), la reacción genera una corriente eléctrica.

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Desarrolle una tabla comparativa de aislantes y conductores AISLANTES

CONDUCTORES

Se denomina aislante eléctrico al material con escasa conductividad eléctrica. El comportamiento de los aislantes se debe a la barrera de potencial que se establece entr e las bandas de valencia y conducción que dificulta la existencia de electrones libres capaces de conducir la electricidad a través del material, el aislante es el que posee más de 4 electrones en su última capa de valencia.

Un conductor es un material a través del cual puede fluir la corriente eléctrica. Para ser un conductor, un material debe contener cargas eléctricas libres. Hay muchos tipos de conductores, y difieren en el tipo de cargas libres disponibles y en cómo son creadas.

Aislantes Sólidos: Un buen aislante entre vueltas de las bobinas de transformadores es el cartón prensado, el cual da forma a estructuras de aislamiento rígidas. En los sistemas de aislamiento de transformadores destacan las cintas sintéticas, que se utilizan para envolver los conductores magnéticos de los bobinados.

Conductores sólidos:

Metales

Características físicas: Estado sólido a temperatura normal, excepto el mercurio que es líquido. Opacidad, excepto en capas muy finas.

Aislantes Líquidos: Los fluidos o líquidos dieléctricos cumplen la doble función de aislar los bobinados en los transformadores y disipar el calor al interior de estos equipos. El líquido dieléctrico más empleado es el aceite mineral. El problema es que es altamente inflamable. Fluidos dieléctricos sintéticos, (hidrocarburos) con alto punto de inflamación. Aislantes Gaseosos: Los gases aislantes más utilizados en los transformadores son el aire y el nitrógeno, este último a presiones de 1 atmósfera. Estos transformadores son generalmente de construcción sellada. El aire y otros gases tienen elevadísima resistividad y están prácticamente exentos de pérdidas dieléctricas. El comportamiento de los aislantes se debe a la barrera de potencial que se establece entre las bandas de valencia y conducción que dificulta la existencia de electrones libres capaces de conducir la electricidad a través del material (para más detalles ver semiconductor). Los materiales aislantes son mejor conocidos como aquellos que tiene sus electrones de valencia relativamente fijos formando enlaces no conductores eléctricos.

Buenos conductores eléctricos y térmicos. Brillantes, una vez pulidos, y estructura cristalina en estado sólido. dureza o resistencia a ser rayados; resistencia longitudinal o resistencia a la rotura; elasticidad o capacidad de volver a su forma original después de sufrir deformación; maleabilidad o posibilidad de cambiar de forma por la acción del martillo; (puede batirse o extenderse en planchas o laminas) resistencia a la fatiga o capacidad de soportar una fuerza o presión continuadas

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Características químicas: Valencias positivas: Tienden a ceder electrones a los átomos con los que se enlazan. Tienden a formar óxidos básicos. Energía de ionización baja: reaccionan con facilidad perdiendo electrones para formar iones positivos o cationes Características eléctricas: Mucha resistencia al flujo de electricidad. Todo átomo de metal tiene únicamente un número limitado de electrones de valencia con los que unirse a los átomos vecinos. superposición de orbitales atómicos de energía equivalente con los átomos adyacentes Conductores líquidos: El agua, con sales como cloruros, sulfuros y carbonatos que actúan como agentes reductores (donantes de electrones), conduce la electricidad.  Algunos otros líquidos pueden tener falta o exceso de electrones que se desplacen en el medio. Son iones, que pueden ser cationes, (+) o aniones (-). Conductores gaseosos: Valencias negativas (se ioniza negativamente) En los gases la condición que implica el paso de una corriente se conoce como el fenómeno de descarga o "ruptura" eléctrica del gas: paso de un comportamiento no conductor (baja corriente) a conductor. 

Tienden a adquirir electrones



Tienden a formar óxidos ácidos.

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