B UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FACULTAD DE QUMICA Y BIOLOGAFisicoqumica II Ingeniera en Biotecnologa 2014

Determinacin de magnitudes termodinmicas por medidas de fem. Viernes, 05 de septiembre de 2014 Laboratorio 5

Integrantes: Ximena Corts Hidalgo. Rut:18.170.688-0 Camila Leiva Sabadini. Rut:18.533.605-0Profesor: Eduardo Pino.

IntroduccinA travs de celdas electroqumicas reversibles es posible obtener magnitudes termodinmicas. Estas celdas electroqumicas estn formadas por dos zonas separadas llamadas semiceldas en las que se producen reacciones de oxidacin y reduccin. Cada una de estas semiceldas est constituida por un electrodo sumergido en una disolucin y conectados por un cable metlico y un voltmetro.En el electrodo que ocurre el fenmeno reduccin recibe el nombre ctodo, y en el que ocurre la oxidacin recibe el nombre de nodo.Las dos disoluciones estn unidas por un puente salino que permiten el paso de los iones de una semicelda a otro sin que ambas soluciones se mezclen demasiado rpido.En este tipo de celdas, el sistema tiende a realizar un trabajo elctrico debido a la transferencia de electrones, que se lleva a cabo en las reacciones de reduccin-oxidacin que en ellas se producen espontneamente.El potencial de la celda o fuerza electromotriz (FEM), se puede medir mediante el voltmetro que se encuentra en el circuito. Esta fuerza electromotriz mide la diferencia de potencial entre los dos electrodos. El valor de esta fuerza est relacionado con el cambio de energa de Gibbs para la reaccin de la celda mediante la expresin: G= -nEF (1) Donde E es la fuerza electromotriz de la pila a una temperatura T, n el nmero de electrones transferidos en la reaccin y F la constante de Faraday.A partir de la variacin de la FEM con la temperatura se obtiene la variacin de entropa haciendo uso de la ecuacin:

Una vez conocidas G y H:

En esta experiencia se utilizar una pila zinc-cobre, representada de la siguiente forma:

Esquema de la pila de Daniell:

En electrodo izquierdo:

Zn(s) Zn2+ (aq)+2e-(Zn);

En el circuito externo:

2e-(Zn) 2e-(Cu);

En el electrodo derecho;

Cu2+(aq)+2e-(Cu) Cu(s).

La transformacin global es la suma de estos cambios:

Zn(s) +Cu2+(aq) Zn2+(aq)+ Cu(s)

Esta reaccin qumica es la reaccin de la celda .El G para esta reaccin es:

Materiales Potencimetro. Lminas de Zinc y Cobre. Solucin diluida de ZnSO4. Solucin concentrada de CuSO4. Celdas. Puente salino. Baos termostatado(a 2,25,36 , y 45 C respectivamente). Papeles de lija. Vasos precipitados.Reactivos Lminas de Zinc (Zn) y Cobre (Cu) Solucin diluida de Sulfato de Zinc: Formula molecular: ZnSO4. Propiedades fsicas: Compuesto cristalino e inodoro, Estado de segregacin: slido, Densidad: 3,74x103 kg/m3, Masa molar: 161,454 (anhidro), Punto de fusin: 373K, Punto de ebullicin: 773K. Propiedades qumicas: Muy soluble en agua. Medidas de precaucin: Ingestin: Nocivo leve, dolor abdominal, nauseas, vmitos y diarrea. Inhalacin: Irritaciones en el tracto respiratorio, tos y dificultad al respira, Piel y ojos: Irritaciones, enrojecimiento y dolor.(2) Solucin concentrada de sulfato de cobre: Formula molecular CuSO4. Propiedades fsicas: Compuesto cristalino, Densidad: 3603 kg/m3, Masa molar: 159,6 g/mol, Punto de fusin: 383K, Punto de ebullicin: 923K. Propiedades qumicas: Soluble en agua. Medidas de precaucin: Ingestin: Induce el vmito. Piel y ojos: Irritante y se debe lavar con abundante agua la zona afectada. (3)

MetodologaEn este laboratorio se determinaron los parmetros termodinmicos por medidas de la fuerza electromotriz de una pila de Daniel, primero se lijan las lminas de Zinc y Cobre para eliminar impurezas luego se conectan al potencimetro y se sumergen en cada vaso precipitado de ZnSO4 y CuSO4, luego se mide el voltaje en los medios a distintas temperaturas 5, 18, 25,36 y 50.Diseo experimentalTemperatura (C)Fem (volts)

51,105

181,085

251,075

361,071

501,066

Efectuando un ajuste polinmico obtenemos la ecuacin:

Con R2= 0,9871En nuestro caso:Y = E = fuerza electromotrizX = t = temperatura Utilizando la ecuacin G= -nEF podemos calcular la energa libre de Gibbs obteniendo:Donde E es la fem de la pila a la temperatura T y F la constante de Faraday(96500coulomb/mol)

ResultadosConclusinBibliografa