Práctica 2. Construcción de Una Pila de Daniel.

Universidad de La AmazoniaPrograma de Química Química Analítica II Laboratorio Práctica 1 " EQUILIBRIOS DE OXIDACIÓN-REDUCCIÓN. OBJETIVO GENERAL: Fabricación de una celda galvánica (Pila de Daniell) en condiciones estándar y determinar su fem. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Estudiar la variación de la fem de la pila en función de la variación de la concentración de las semiceldas. Observas la influencia del pH en el desplazamiento del equilibrio en una reacción redox. 1. Introducción Una sustancia para oxidarse requiere de otra especie que acepte estos electrones, es decir, que sufra una oxidación. La forma oxidada y la reducida que intervienen en cada uno de tales equilibrios, constituye un par de oxidación-reducción o sistema redox. Si tomamos dos sistemas redox y los unimos cerrando un circuito eléctrico, estamos construyendo un generador de corriente eléctrica; la magnitud de esta corriente dependerá de la diferencia de potencial existente entre los potenciales de electrodo de cada uno de los sistemas redox. Un ejemplo de celda voltaica es la pila de Daniel que consiste en un electrodo de Zn sumergido en una disolución de ZnSO 4 y un electrodo de Cu en una disolución de CuSO 4 . Las disoluciones están separadas por un tabique poroso o puente salino que separa las disoluciones permitiendo el paso de iones a través de él. Cuando se conectan ambos electrodos hay un flujo continuo de electrones que salen del electrodo de Zn hacía el electrodo de Cu a través del alambre externo y un flujo de iones a través de la disolución como resultado de las reacciones de óxido-reducción espontáneas que tienen lugar en los electrodos. El electrodo de Zn es el ánodo y el de Cu es el cátodo, debido a que los electrones con carga negativa fluyen del ánodo al cátodo, el ánodo de una celda voltaica se rotula con un signo negativo, y el cátodo, con un signo positivo. La diferencia de potencial entre los dos electrodos de una celda voltaica proporciona la fuerza motriz que mueve a los electrones a lo largo del circuito externo. Por consiguiente, a este diferencia de potencial se le llama fuerza electromotriz o fem y se mide en volts (V). La fem producida por una celda voltaica se denomina potencial normal o estándar de celda E o si las concentraciones de todos los iones con 1 M, las presiones parciales de los gases son 1 atm y la temperatura de la celda es 25 o C. Variaciones del potencial con la concentración El potencial redox varía con la concentración de los iones según la ecuación de Nernst. Si la temperatura es 25 o C, para la siguiente reacción aOx + ne ↔ bRed E = E o – 0.0592 log [Red] n [Ox] a Donde n, es el número de electrones de la semireacción balanceada; E o el potencial estándar de reducción. Si una reacción requiere le intervención de protones (H + ) según aOx + bH+ ne ↔ cRed + dH2O el potencial de reducción varía al cambiar el pH según la relación Universidad de La Amazonia Programa de Química Química Analítica II Laboratorio Práctica 1 " E = E o – 0.0592 log [Red] b n [Ox] a [H + ] E = E o – 0.0592 log [Red] b - pH n [Ox] a PARTE EXPERIMENTAL Preparación de soluciones Describa y prepare las siguientes disoluciones a partir de las sales correspondientes: 100 mL de CuSO 4 y ZnSO 4 0.1 mol L -1 , 50 mL de NaCL 1.0 mol L -1 y 50 mL de KIO 3 0.1 mol L -1 . Pila de Daniell 1) Agrege a un vaso de precipitado de 100 mL, aproximadamente 50 mL de una disolución de CuSO 4 0.1 mol L -1 y en otro vaso, 50 mL de una disolución de ZnSO 4 0.1 mol L -1 . Introduzca en el vaso con la disolución de CuSO 4 la lámina de Cu y en el que contiene la disolución de ZnSO 4 la lámina de Zn. 2) Conecte las láminas de Cu y Zn al voltímetro utilizando los cables proporcionados. Observará que el voltaje se mantiene en cero indicando que no circula corriente porque el circuito esta cerrado. 3) Llene el tubo en U con una disolución de NaCl y tape cada extremo de él con el algodón. Este constituirá el llamado puente salino. 4) Invierta el tubo en U e introduzca un extremo en la disolución de CuSO 4 y el otro en la ZnSO 4 . Anote la lectura del voltímetro. Efecto de la concentración 1) Utilizando una probeta, agrege a un vaso de precipitado de 100 mL aproximadamente 5 mL de una disolución de CuSO 4 0.1 mol L -1 y 45 mL de agua destilada y en otro vaso, 50 mL de una disolución de ZnSO 4 0.1 mol L -1 . Construya un sistema idéntico al montado en la parte A. anote la lectura del voltímetro. 2) Utilizando una probeta, agrege a un vaso de precipitado de 100 mL aproximadamente 5 mL de una disolución de ZnSO 4 0.1 mol L -1 y 45 mL de agua destilada y en otro vaso, 50 mL de una disolución de CuSO 4 0.1 mol L -1 . Construya un sistema idéntico al montado en la parte A. anote la lectura del voltímetro. Influencia del pH en un equilibrio redox Considerando el sistema redox: IO 3 + I - + H + ↔ ½ I 2 + H 2 O Es posible observar cualitativamente que el ion yodato puede oxidar al yoduro en ambiente ácido, o recíprocamente el yodo puede desdoblarse en I - y IO 3 en ambiente básico. Universidad de La Amazonia Programa de Química Química Analítica II Laboratorio Práctica 1 " 1) Coloque en 3 tubos de ensayo (tubo 1, tubo 2 y tubo 3) de ensayo 10 mL de disolución de KIO 3 0.1 mol L -1 . 2) Ajuste el contenido del tubo 1 a pH = 2, agregando 3 gotas de HCL 1 mol L -1 ; el tubo 2 a pH = 6 y el tubo 3 a pH 12, agregando 3 gotas de NaOH 1 mol L -1 . 3) A cada uno de los tubos, agregue 5 gotas de KI 0.1 mol L -1 y 1 mL de CHCl 3 . Agite y compruebe si se genera yodo. 4) En los casos en que se produjo yodo, adicione lentamente NaOH 1.0 mol L -1 . 5) Interprete los resultados. Sugerencias para el informe: (Aspectos mínimos a abordar) 1) Pila de Daniell: Tabule los potenciales de celda experimentales yd e literatura. Calcule el porcentaje de error en la determinación. 2) Influencia del pH en el equilibrio: calcule el valor del potencial E o para cada pH en estudio de las siguientes semi-reacciones: I 2 + 2e ↔ 2I - IO 3 + 6 H + + 5e ↔ ½ I 2 + 3H 2 O Tabule los resultados obtenidos estableciendo si la reacción está desplazada hacia los reactantes o productos.