viernes, 10 de enero de 2014

Ensayos Redox. Pila Galvánica

Estudiaremos algunos aspectos prácticos de las reacciones de oxidación-reducción. Se realizán los siguientes ensayos:
-Analizaremos el comportamiento de diversos metales (Zn, Fe y Cu) frente a una
disolución de ácido clorhídrico.
-Examinaremos las reacciones de oxidación-reducción que tienen lugar cuando
algunos metales (Zn, Pb y Cu) se ponen en contacto con disoluciones que contienen
los cationes Zn++, Pb++ o Cu++.

-Construiremos una pila galvánica y observaremos cómo puede obtenerse una
corriente eléctrica como consecuencia de una reacción química espontánea.

Los procesos redox o reacciones de oxidación-reducción implican una transferencia de electrones desde un átomo que se oxida a otro que se reduce. 
La oxidación implica pérdida de electrones. La reducción implica ganancia de electrones.
REACTIVOS:
Zn, Fe y Pb en polvo o granalla
Hilo de Cu
Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo después de la plata).


Ácido clorhídrico
El ácido clorhídrico, ácido muriático, espíritu de sal, ácido marino, ácido de salo todavía ocasionalmente llamado, ácido hidroclórico, es una disolución acuosa del gas cloruro de hidrógeno (HCl). Es muy corrosivo y ácido.Se trata de un ácido fuerte que se disocia completamente en disolución acuosa

Nitrato de cinc, Zn(NO3)2
Es un sustancia que por lo general se prepara mediante la disolución de cinc en ácido nítrico. Un ejemplo de reacción da un precipitado de carbonato de zinc 
Zn (NO3) 2 + Na 2 CO 3 → ZnCO 3 + 2 de NaNO 3 .

Nitrato de plomo, Pb(NO3)2
Es una sal inorgánica de plomo y de ácido nítrico. Es un cristal incoloro o un polvo blanco, y un oxidante muy estable y fuerte. Al contrario que otras sales de plomo (II), es soluble en agua.

Nitrato de cobre, Cu(NO3)2
Designado comúnmente simplemente el cobre nitrato, anhidro forme es un sólido azul, cristalino. Las formas hidratadas de nitrato de cobre, también azul, son de uso general en laboratorios para demostrar las reacciones de la célula voltaica. Las especies hidratadas y anhidras tienen características notablemente diversas, ilustrando el efecto de agua de la cristalización.

Electrodo de alumínio
Se trata de un metal no ferromagnético. En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas ymicas). Como metal se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en aluminio metálico mediante electrólisis.

Electrodo de cobre

Sulfato de cobre (II) pentahidratado, CuSO4·5H2O
Cloruro de aluminio hexahidratado, AlCl3·6H2O

COMPORTAMIENTO DE ALGUNOS METALES FRENTE AL ÁCIDO CLORHÍDRICO
 Preparar tres tubos de ensayo limpios  en una gradilla y, añadir,
           - una punta de espátula de granalla de Zn al tubo 1.
           - una punta de espátula de limaduras de Fe al tubo 2.
           - un trozo de hilo de Cu al tubo 3.
A continuación, adicionar, a cada tubo, 20 gotas de ácido clorhídrico 6 M.

COMPORTAMIENTO DE ALGUNOS METALES EN PRESENCIA DE IONES METÁLICOS.
            Coger seis tubos de ensayo limpios y añadir:
1:         Zn(s) + 3 mL de una disolución 0,1M de Cu(NO3)2
2:         Zn(s) + 3 mL de una disolución 0,1M de Pb(NO3)2
3:         Cu(s) + 3 mL de una disolución 0,1M de Zn(NO3)2
4:         Cu(s) + 3 mL de una disolución 0,1M de Pb(NO3)2
5:         Pb(s) + 3 mL de una disolución 0,1M de Zn(NO3)2
6:         Pb(s) + 3 mL de una disolución 0,1M de Cu(NO3)

CONSTRUCCIÓN DE UNA PILA GALVÁNICA
            Preparar dos tubos de ensayo limpios, en uno de ellos añadir 18 mL de una disolución 0,01 M de cloruro de aluminio e introducir en ella un electrodo de aluminio metálico. En el otro tubo de ensayo, adicionar 18 mL de disolución de sulfato de cobre (II) 0,01 M, e introducir en ella un electrodo de cobre metálico.
          Construir un puente salino llenando un tubo de vidrio doblado en U con una disolución saturada de cloruro de sodio, y tapar los extremos del tubo con un poco de algodón previamente humedecido con la misma disolución de relleno. Evitar la formación de burbujas.
          A continuación, dar la vuelta al puente salino y, conectar ambos tubos con el mismo. Medir la diferencia de potencial (fuerza electromotriz) conectando ambos electrodos, mediante dos pinzas de cocodrilo, a los dos bornes de un voltímetro de corriente continua.
                        
En una pila galvánica los electrones fluyen del ánodo al cátodo debido a una diferencia de energía potencial. La energía potencial de los electrones en el ánodo es mayor que en el cátodo. La diferencia de potencial entre los dos electrodos de una pila voltaica proporciona la fuerza motriz que empuja los electrones a través del circuito externo. Por ello, a esta diferencia de potencial se le llama fuerza electromotriz (fem), potencial o voltaje de la pila (E o ε). En una celda electroquímica la energía química se transforma en energía eléctrica. 
Por definición:  Energía eléctrica = potencial de la pila (E) x carga (C)

Potenciales estándar de electrodo
El potencial estándar de cualquier pila galvánica es la suma del potencial de oxidación del ánodo más el potencial de reducción del cátodo:
Eopila = Eooxidación-ánodo +  Eoreducción-cátodo

Expresión que es igual a la escrita anteriormente ya que Ered = - Eox. Para todo proceso redox se cumple que:
-          Si ΔEo > 0 la reacción es espontánea
-          Si ΔEo < 0 la reacción es no espontánea. Tendrá lugar la reacción inversa.
-          Si ΔEo = 0 la reacción está en equilibrio

ΔG = ΔGo + RTlnQ

No hay comentarios:

Publicar un comentario