PRACTICA 3 TIPOS DE CELDAS ELECTROQUÍMICAS OBJETIVO Establecer las diferencias que existen entre una celda electrolítica y unacelda galvánica CONSIDERACIONES TEÓRICAS Cuando una reacción química se desarrolla espontáneamente siguiendo un mecanismo iónico, parte del cambio de energía de la reacción se puede convertir, en principio, directamente en energía eléctrica sin recurrir a intermediarios tales como un motor de calor y un generador. Por el contrario, se pueden provocar algunas reacciones químicas, a través de mecanismos iónicos, aplicando energía eléctrica a un sistema reactor debidamente diseñado- Los dispositivos para lograr estos fines se denominan celdas electroquímicas o reactores electroquímicos. Un aspecto básico para el funcionamiento de cualquier celda, es la generación de reacciones iónicas que producen o consumen electrones en fases aisladas de la misma. Estas fases se conocen como electrodos y deben ser buenos conductores eléctricos. Durante su funcionamiento, la celda se conecta a una carga externa o a una fuente de voltaje externa, y la carga eléctrica se transfiere por medio de electrones de un electrodo a otro pasando por un circuito externo. Para completar el circuito eléctrico a través de la celda, debe existir un mecanismo adicional para la transferencia interna de la carga. Esto se suministra por medio de uno o más electrólitos, que realizan la transferencia de carga por medio de la conducción iónica. Los electrólitos deben ser pobres conductores eléctricos para evitar el cortocircuito interno de la celda. La celda electroquímica más simple consta de tres fases al menos, incluyendo dos electrodos y uno o más electrólitos- El electrodo en el que ocurre la reacción iónica productora de electrones (por ejemplo, M) es el ánodo; el electrodo en el que ocurre la reacción que consume o absorbe electrones (por ejemplo N) se denomina cátodo. La dirección del flujo de electrones en el circuito externo es siempre del ánodo al cátodo. Se puede realizar un trabajo eléctrico con una carga moviéndose dentro de un campo eléctrico cuyo valor es, en forma diferencia δ =Δϕdq En donde dq es la cantidad diferencial de electricidad transferida entre dos puntos entre los que existe la diferencia de potencial eléctrico Δϕ. Cuando la ecuación anterior se aplica al paso de electricidad por el circuito externo de una celda electroquímica, se acepta el acuerdo ya establecido de que la diferencia de potencial es positiva para una celda galvánica y negativa para una celda, electrolítica. Este acuerdo coincide con las designaciones acostumbradas de "positivo" y "negativo" para las terminales de la celda el cátodo de una celda galvánica es positivo (con respecto al ánodo), en tanto que el cátodo de la celda electrolítica es negativo (con respecto al ánodo). La .diferencia se denomina voltaje, y aquí se le asigna el símbolo ϕ. En la electrólisis del NaCl fundido y de la solución de NaCl, se considera que los electrodos son inertes. En consecuencia, no experimentan ninguna reacción y sólo sirven como una superficie en la cual ocurren la oxidación y la reducción de un disolvente o de un soluto. No obstante, los electrodos mismos participan con frecuencia en el proceso electrolítico. Cuando se electrolizan soluciones acuosas utilizando electrodos metálicos, uno de los electrodos se oxidará si su potencial de oxidación es más positivo que el del agua. Ni(s) ----ac) + 2 E° = +0.28 V 2 (l) ------ 4H (ac) + (g) + 4 E° = -1.23V Procedimiento 1.pedazo de lámina de Cu . La electrólisis nos da un medio para purificar metales crudos.Al fluir la corriente.1M . Una aplicación adicional importante es la electrodepositación. Por ejemplo. verter aproximadamente 150 mil de solución de ZnSO< 0. Unir los vasos de precipitados por medio de un puente salino. La electrodepositación se utiliza para proteger objetos de la corrosión y mejorar su apariencia. cinc.puente salino . .eliminador de comente. el níquel metálico se oxida como reacción de! ánodo. en los cuales los electrodos metálicos participan en la reacción de la celda tienen varias aplicaciones importantes. se reduce en el cátodo como preferencia a la reducción del agua. Tomar un vaso de precipitados. en la cual un metal se "deposita" o forma una placa sobre otro. Tomar un vaso de precipitados. Cobalto y níquel. 4. conectar al multímetro y a una fuente de manera que trabaje como celda electrolítica y se deposite el zinc.Repetir los pasos anteriores pero conectando los electrodos al multímetro de manera que trabaje como celda galvánica.1M .1M e introducir la lámina de Cu (libre de óxido).2 vasos de precipitados de 250 mí .solución de CuS 0. verter aproximadamente 150 mil de solución de CuS04 0. como cobre. DESARROLLO EXPERIMENTAL Material .1M e introducir la lámina de Zn (libre de óxido)3.multímetro -solución de ZnS 0.Si en una celda electrolítica el ánodo está hecho de níquel. los cubiertos finos están recubiertos electrolíticamente con plata colocándolos como cátodo en un baño de plateado electrolítico.Si él (ac) está presente en la solución. el níquel se disuelve del ánodo y se deposita sobre el cátodo: Ánodo Cátodo Ni(s) --ac) + 2 ac) + 2 -----Ni(s) Los procesos electrolíticos que comprenden electrodos de metales activos esto es. 2.pedazo de lámina de Zn . Determinar su potencial. CUESTIONARIO Se construye una celda voltaica similar a la ilustrada en la siguiente figura.-Se construye una celda voltaica similar a la ilustrada en la siguiente figura. la tira de cobre aumenta de masa. Un compartimiento de electrodo tiene una tira de cobre colocada en una solución de CuS . o fluyen del níquel Hacia el cadmio? a) b) Cd .) Ni2+ (+2) Cd + Cd2+ se oxida Ni se reduce + Ni c) R= ánodo es el Cd y cátodo es el Ni d) Cd (+) y Ni (-) e) los electrones fluyen del electrodo de Cadmio al electrodo del níquel 2. o en el sentido opuesto? a) H2 / 2H+ // Cu2+ / Cu 2 (H2 1(Cu ( b) ) 2H2 2H2+Cu2+ 4H+Cu . b) ¿Cuál electrodo es el ánodo y cuál et cátodo? c) Indique los signos de tos electrodos¿Fluyen los electrones del electrodo de cadmio al electrodo de níquel. y el otro tiene una tira de níquel colocada en una solución de La reacción total de la celda es Cd(s) + ac) (ac) + Ni(s) Escriba la semi-reacción que ocurre en cada uno de los compartimientos a) electródicos. A) Escriba las semi-reacciones que ocurren en tos dos compartimientos de los electrodos y la reacción general de la celda. b) ¿Cuál electrodo es el ánodo y cuál es el cátodo? c) Indique los signos de los electrodos. y el otro es un electrodo estándar de hidrógeno. d) ¿Hay un flujo de electrones del electrodo de cobre al electrodo de hidrógeno. Un compartimiento electródico consiste en una tira de cadmio colocada en una solución de Cd ( . A medida que la celda funciona. 20+ 0.34 d) hay fluyo de electrones del electrodo de H al electrodo Cu 3.80 = -0.34= 0. Las dos semi-reacciones en una celda voltaica son: PtCl4-2(ac) AgI(s) t(s)+ 4Cl-(ac) g(s) + I-(ac) a) Determine cual reacción ocurre en el cátodo y cual en el ánodo. Cu electrodo (+) Ec= 0+0.40 celda electrolítica 4. b) ¿Cuál es el potencia! estándar de la celda? a) Pt + 4ClPt2+ Cl4 anodo + Ag + I AgI cátodo b) Ec = -1.Cd+2 l d ánodo cátodo 5. a) 2Cl.c) H electrodo (-). De las reacciones en los electrodos y marque el ánodo y el cátodo. ¿Cuáles son las semi-reacciones que se esperan tanto en el cátodo como en el ánodo por electrólisis de a) Cd fundido. utilizando electrodos inertes. indicando cuál es el positivo y cuál es el negativo. Indique la dirección en la que se mueven los iones y tos electrones. Co+2 o l2 l . Haga un esquema de una celda para la electrólisis de una solución de Co utilizando electrodos inertes. Conclusión En esta práctica se puede observar que los potenciales de celda de esta práctica y los de la teoría son muy aproximados también se observa que depende del acomodo de los cables del multimetro o la polaridad de la fuente concluimos que una celda galvánica la electricidad se produce por una reacción química espontanea. . la oxidación y reducción se realiza en forma separada. Instituto Politécnico nacional Escuela superior de Ingeniería Química E industrias Extractivas Profesor: Jesús salvador Meza Espinoza Materia: Electroquímica Practica: Tipos de celdas electroquímicas Grupo: 3MM2 Alumno: López L. Alexis E. .