INF FIQI ELECTROQUIMICA

7/26/2019 INF FIQI ELECTROQUIMICA

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE QUMICA E INGENIERA QUMICAE.A.P. INGENIERA QUMICA

LABORATORIO DE FISICOQUMICA II

PRACTICA N14

ELECTROQUMICA

PROFESOR: BERZOY LLERENA CLAUDIA

FECHA DE REALIZACIN DE LA PRCTICA: 03/06/016

FECHA DE ENTREGA: 10/06/016


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I. RESUMEN

El presente informe tiene omo o!"eti#o el est$%io %e l& e$&i'n %e Nernst

&pli&%& & l& el%& eletro($)mi&

2+/Cu2+/Cu

Zn/Zn & %iferentes onentr&iones

&s) omo el est$%io %e l& le* %e F&r&%&* p&r& l& eletrolisis %el &+$&, -s&n%o l&e$&i'n %e Nernst o!t$#imos los poteni&les %e el%&. emple&n%oonentr&iones. /,/0#. /,0102# * /,0203#4 emple&n%o oefiientes %e&ti#i%&%. /,/003#. /,0350# * /,06/2#, Con errores %e. 7,8/9. 5,89 * 7,11947,839. 2,1/9 * 2,69. respeti#&mente.P&r& l& se+$n%& p&rte l& &nti%&% %em&s& %e ;i%r'+eno l& &l$l&mos me%i&nte l& Le* %e F&r&%&* * f$e %e1.989m +. on $n error %e 70,29, De est& e


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II. INTRODUCCI!N

L& Eletro($)mi&. o los proesos eletro($)mios. se p$e%en emple&r en%iferentes tipos %e &pli&iones in%$stri&les. t&les omo s)ntesis %e pro%$tosf&rm&=$tios. n&notenolo+)&s. tr&t&mientos %e resi%$os. re$per&i'n %e

met&les pes&%os. %eposiiones met>li&s. et, -n& %e l&s prinip&les&pli&iones in%$stri&les %e l& tenolo+)& eletro($)mi& es el tr&t&mientoefeti#o %e &+$&s resi%$&les on $n& ele#&%& onentr&i'n %e omp$estosor+>nios ?PC@s. i&n$ros. fenoles. et,, Otr& &pli&i'n in%$stri&l import&nte%e l& eletr'lisis es el ;orno el=trio. ($e se $tiliB& p&r& f&!ri&r &l$minio.m&+nesio * so%io. se &lient& $n& &r+& %e s&les met>li&s ;&st& ($e se f$n%e* se ioniB&. & ontin$&i'n. se %eposit& el met&l eletrol)ti&mente, Losm=to%os eletrol)tios se $tiliB&n t&m!i=n p&r& refin&r el plomo. el est&o. elo!re. el oro * l& pl&t&, L& +&l#&noteni&. otr& &pli&i'n in%$stri&l eletrol)ti&.se $s& p&r& %eposit&r pel)$l&s %e met&les preiosos en met&les !&se,


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III. MARCO TE!RICO

ELECTROLISIS

Eletrolisis. p&rte %e l& ($)mi& ($e tr&t& %e l& rel&i'n entre l&s orrientes el=tri&s *l&s re&iones ($)mi&s. * %e l& on#ersi'n %e l& ener+)& ($)mi& en el=tri& *#ie#ers&, En $n senti%o m>s &mplio. l& eletrolisis es el est$%io %e l&s re&iones($)mi&s ($e pro%$en efetos el=trios * %e los fen'menos ($)mios &$s&%os porl& &i'n %e l&s orrientes o #olt&"es,

L& m&*or)& %e los omp$estos inor+>nios * &l+$nos %e los or+>nios se ioniB&n &lf$n%irse o $&n%o se %is$el#en en &+$& $ otros l)($i%os4 es %eir. s$s mol=$l&s se%isoi&n en omponentes &r+&%os positi#& * ne+&ti#&mente ($e tienen l& propie%&%%e on%$ir l& orriente el=tri&, Si se olo& $n p&r %e eletro%os en $n& %isol$i'n%e $n eletrolito ?o omp$esto ioniB&!le * se onet& $n& f$ente %e orriente ontin$&entre ellos. los iones positi#os %e l& %isol$i'n se m$e#en ;&i& el eletro%o ne+&ti#o *los iones ne+&ti#os ;&i& el positi#o, Al lle+&r & los eletro%os. los iones p$e%en +&n&r

o per%er eletrones * tr&nsform&rse en >tomos ne$tros o mol=$l&s4 l& n&t$r&leB& %el&s re&iones %el eletro%o %epen%e %e l& %ifereni& %e poteni&l o #olt&"e &pli&%o,

L& &i'n %e $n& orriente so!re $n eletrolito p$e%e enten%erse on $n e"emplosenillo, Si el s$lf&to %e o!re se %is$el#e en &+$&. se %isoi& en iones o!re positi#oe iones s$lf&to ne+&ti#o, Al &pli&r $n& %ifereni& %e poteni&l & los eletro%os. losiones o!re se m$e#en ;&i& el eletro%o ne+&ti#o. se %es&r+&n. * se %eposit&n en eleletro%o omo elemento o!re, Los iones s$lf&to. &l %es&r+&rse en el eletro%opositi#o. son inest&!les * om!in&n on el &+$& %e l& %isol$i'n form&n%o >i%os$lfrio * o


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Cu(s)Cu(ac)

2+2e

Se o!ser#& ($e en >tomo %e Zn se oni&s. por lo ($e to& &s$ estr$t$r&. ;&e refereni& &l e


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-n& el%& t)pi& ($e il$str& est& l&se es l&onoi%& omo #$%&' D'()$%%, Est& pil& est>onstit$i%& por %os sistem&s met&li'n

met>lio en sol$i'n.

2+2+y Cuo /Cu

Zno/Zn.

ontenien%o $n &ni'n omn. SO27,F)si&mente. l&s %os me%i&s el%&s seen$entr&n sep&r&%&s por $n& mem!r&n&poros& ?*eso. er>mi& o #i%rio sinteriB&%o.por e"emplo. ($e t&m!i=n p$e%e serreempl&B&%& por $n p$ente s&lino %e &+&r&+&r,

L&s pil&s #olt>i&s. ll&m&%&s t&m!i=n %e $n solo l)($i%o. &m!os eletro%os seen$entr&n s$mer+i%os en l& mism& sol$i'n eletrol)ti&, Son mltiples los e"emplos

%e est& l&se %e el%&s *. omo #eremos. pr>ti&mente to%&s l&s pil&s %e poteni&&en en est& l&se. &$n($e el ;e;o %e pro%$ir $n& m&*or %ensi%&% %e ener+)& ;&e($e se l&sifi($en &p&rte, -n e"emplo %e est& pil& ser)& %os eletro%os met>lios%iferentes inmersos en $n& sol$i'n >i%&. !>si& o s&lin&,

-n& primer& l&se %e el%&s %e onentr&i'n son los sistem&s form&%os por $n& sol&%isol$i'n * $*os eletro%os poseen l& mism& n&t$r&leB& ($)mi& pero present&n%iferentes &ti#i%&%es. es %eir:

n+ , M(a)X(a2) , M1. X(a1 ) , M1M

En ell&s no ;&* $ni'n l)($i%& ?el%&s sin tr&nsfereni&4 t&m!i=n son onoi%&s omoel%&s %e onentr&i'n %e primer& l&se, -n se+$n%o tipo son l&s estr$t$r&%&s &p&rtir %e $n mismo sistem& met&lion met>lio en sol$i'n, En este &so e


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IV. TABLAS DE DATOS E*PERIMENTALES

T'+%' 4.1. Voltaje obtenidos para las soluciones de CuSO4y ZnSO4

experimentalmenteC,(#$(-'#)( &$%

CSO4M2C,(#$(-'#)( &$%

Z(SO4M2V,%-'$ V2

0,/ 0,/ /,0630,0/ 0,/ /,0570,00/ 0,/ /,0/7

T'+%' 4.. Datos obtenidos en la experiencia de la ley de Faraday

INTENSIDAD A2 TIEMPO 2

0,5 620


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V. TABLA DE DATOS TE!RICOS

T'+%' 5.1. Condiciones de laboratorio

P 782 T 9C2 :7$&'&16 7/ 8

T'+%' 5.. Coeficientes de actividad a 25C y !atm"

CSO4 0.1M 0,/6CSO4 0.01M 0,20CSO4 0.001M 0,12Z(SO4 0.1M 0,/#valores de obtenidos en $andboo% of C&emistry ' (&ysics

T'+%' 5.3. Datos necesarios para la ley de Faraday

I(-$()&'& A2 0,50T)$;, $8(&,2 620V,%. D$'%,'&, L2 70 < /05

P$, $


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VI. TABLAS DE RESULTADOS

T'+%' 6.1. (otencial de celda &allado con las concentraciones usando la

ecuaci)n de *ernst+ y (orcentajes de error comparados con los datosexperimentales

C,(#$(-'#)(&$% CSO4M2

C,(#$(-'#)(&$% Z(SO4M2

E -$)#,V,%-),2

E E;$)$(-'%V,%-),2

: &$$,

0,/ 0,/ /,/000 /,063 7,8/0,0/ 0,/ /,0102 /,057 5,80,00/ 0,/ /,0203 /,0/7 7,11

T'+%' 6.. (otencial de celda &allado con los coeficientes de actividad usandola ecuaci)n de *ernst+ y (orcentajes de error comparados con los datosexperimentales

CSO4 Z(SO4E -$)#,

V,%-),2E E;$)$(-'%V,%-),2 : &$ $,

0,/


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VII. C"LCULOS

A. M$&)'(-$ %' $#'#)( &$ N$(- #'%#%$ $% ;,-$(#)'% &$ %' #$%&' ;''#'&' ;' &$ ,%#),($ -)%)#$ %' #,(#$(-'#),($ $( %8' &$ %''#-)=)&'&$. R$;)-' $% #%#%, -$()$(&, $( #$(-' %, #,$?)#)$(-$ &$

'#-)=)&'& &$ %, $%$#-,%)-,. C,;'$ '+, $%-'&, #,( %,,+-$()&, $;$)$(-'%$(-$.

Se& l& si+$iente pil& %e D&niels:

ZnZn7 C$7C$C>to%o: C$7 7e C$0 E 0 0,551 Jno%o: Zn0 7e Zn7 E 0 0,165 J

C$7 Zn0 C$0 Zn7 E 0el%& /,/0 J

Calculando los potenciales tericos para las distintas solucionesmediante la ecuacin de Nernst, usando las concentraciones.

E=E0RT

nFln

[ Zn+2 ][Cu+2 ]

D'n%e:

EK /,/00 #, Poteni&l %e el%& & on%iiones est>n%&r,R 3,5/2 mol M onst&nte %e los +&ses,T Temper&t$r& en +r&%os el#in,n Nmero %e eletrones tr&nsferi%os, Conentr&iones,F 8600 &r+& en o$lom!,

Poteni&les te'rio p&r& p&r& l&s sol$iones ZnSO20,/ * C$SO20,/$s&n%o l&s onentr&iones,

E=1.10!(8.314 "/mol#) (298.15#)

(2mol ) (96500Coulomb ) ln

0.1M

0.1M

E=1.10!

Poteni&les te'rio p&r& p&r& l&s sol$iones ZnSO20,/ * C$SO20,0/$s&n%o l&s onentr&iones,

E=1.10!(8.314 "/mol#) (298.15#)


0.1M

0.01M

E=1.0704!

Poteni&les te'rio p&r& p&r& l&s sol$iones ZnSO20,/ * C$SO20,00/ $s&n%o l&s onentr&iones,


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E=1.10!(8.314 "/mol#) (298.15#)


0.1M

0.001M

E=1.0408!

Calculando el Porcentaje de Error para los potenciales en el caso que se

us concentracin.

E$$o$=E %e&$'coE e(pe$'men%al

E %e&$'co (100

P&r& ZnSO20,/ * C$SO20,/

E$$o$=

1.10!1.068!1.10! X100=2.91

P&r& ZnSO20,/ * C$SO200,/

E$$o$=1.0704!1.0320!

1.0704! X100=3.59

P&r& ZnSO20,/ * C$SO200,/

E$$o$=1.0408!1.012!

1.0408!

X100=2.77

C'%#%', %, ;,-$(#)'%$ -$)#, ;'' %' &)-)(-' ,%#),($$&)'(-$ %' $#'#)( &$ N$(- '(&, %, #,$?)#)$(-$ &$ '#-)=)&'& &$%, $%$#-,%)-,.

E=E0RT

nFln

aZn

+2

aCu

+2

E=E0RTnF

ln M Zn ( ) ZnM Cu ( ) Cu

D'n%e:

EK /,/00 #, Poteni&l %e el%& & on%iiones est>n%&r,R 3,5/2 mol M onst&nte %e los +&ses,T Temper&t$r& en +r&%os el#in,n Nmero %e eletrones tr&nsferi%os,& Coefiiente %e &ti#i%&%,

F 8600 &r+& en o$lom!,


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Poteni&s te'rio p&r& p&r& l&s sol$iones ZnSO2?0,/


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P&r& ZnSO2?0,/


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B. U-)%)'(&, %' %$ &$ ?''&' #'%#%$ %' #'(-)&'& $( 8', &$ H)&,8$(,%)+$'&, $( $% #-,&, #,;$%, #,( $% ,+-$()&, $;$)$(-'%$(-$.

Hallando el valor de m terico, usando la Ley de Gas Ideal.

* ( !=R ( T ((m +2

* . F)

D'n%e:

P Presi'n en &tmJ Jol$men en litrosR 0,037 &tm lmol, te %e los+&ses,

T Temper&t$r& en +r&%os el#in,n QPF N$mero %e moles,

P 16 mmH+ 0,88 &tm,R 0,037 &tmLmol,MJ 70 ml 0,070 LT 7/ KC 782,/ M

PF 7 +mol,

m +2=(0.995 a%m ) (0.020, )(2 -

mol)

(0.082 a%m. ,mol.#)(294.15 )

m +2 %e&$'co=1.650m-

plicando la Ley de !araday, para "allar la masa del "idr#eno

e$perimental li%erado en el c&todo'

m +2 exp .=(* . E +2 )( ( %

96500C

Don%e:

m m&s& en m+ %e l& s$st&ni&,PE peso e($i#&lente,

I intensi%&% en &mperios,t tiempo en se+$n%os,C &r+& en o$lom!,

PE H7 / e(+I 0,50 A

t 640se-undos


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Reempl&B&n%o en l& e$&i'n %e F&r&%&* se o!tiene:

m +2 exp .=(1- /e/- )( 0.3A ( 640s

96500C

m +2 exp .=1.989m-

Calculando el porcentaje de error de la masa de "idr#eno li%erada en el

c&todo'

1.650m-1.989m- 1.650m-

X100=20.54

E$$o$=

VIII. DISCUSI!N DE RESULTADOS

En l& primer& p&rte %el es %etiempo p&r& ($e el &ire p$%ier& s&lir en s$ m&*or)&, T&m!i=n por l&

+r&%$&i'n %el &mper&"e p$%o no ;&!er si%o e


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I*. CONCLUSIONES

L& m&s& %e los eletro%os inii&lmente en &%& semiel%& #&r)&n %e!i%o

& l& tr&nsfereni& %e los eletrones,

L& %ifereni& %e poteni&l &m!i& on l& onentr&i'n. es %eir

mientr&s menos onentr&%& este l& sol$i'n. el poteni&l %ismin$ir>

L& m&s& %espren%i%& en $n eletro%o %e $n& sol$i'n es proporion&l &

l& &nti%&% %e eletrii%&% ($e est> p&s&n%o por =l,

En los on%$tores eletrol)tios. %on%e se inl$*en & eletrolitos f$ertes

* %=!iles. s&les f$n%i%&s. * t&m!i=n &l+$n&s s&les s'li%&s. l&

tr&nsfereni& %e eletrones tiene l$+&r por mi+r&i'n i'ni& positi#& o

ne+&ti#& ;&i& los eletro%os

En el >no%o o$rre l& o


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*. BIBLIOGRAFA

LEJINE. IRA N,. FISICO-ICA. 2, EDICIN. UVICO. D, F,.

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TRATADO ODERNO DE FISICO-ICAY, FREDERICM H,GETAN

FARRINGTON DANIELS EDITORIAL HISPANO AERICANO SEVTAIPRESIN /812 @-ENOS AIRES PAGINAS: 200 207 4 277 253

RAXOND CHANG [-IICAY 7DA EDICION EDITORIAL C GRALL

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[FISICO-ICAY LAIDER EISER /RA EDICIN EN ESPAWOL. ED,

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DANIELS FARRINGTON \FISICO-ICA\ 5RA EDICIN ED,CONTINENTAL. UVICO. /81/,PG,: 255 . 205,

ARON S, PR-TTON \F-NDAENTOS DE FISICO-ICA\ /ERA,

EDICIN, ED, LI-SA. UVICO. /863. PG,: 205.20,


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*I. CUESTIONARIO

1. D$#)+' $&)'(-$ ( $$;%, $( &$-'%%$ $% &)'8'' &$ (' #$%&'

$%$#-,%-)#'Son &($ell&s en l&s $&les l& ener+)& el=tri& ($e proe%e %e $n& f$enteene&s,

(artes

C>to%o. sin import&r el tipo %e el%&. sin import&r el tipo %e el%&?eletrol)ti& ' #olt&i& se %efine omo =l ?eletrol)ti& ' #olt&i& se %efineomo el eletro%o en el $&l se pro%$e l& re%$i'n eletro%o en el $&l sepro%$e l& re%$i'n por($e &l+$n&s espeies +&n&n eletrones, por($e&l+$n&s espeies +&n&n eletrones, Este posee &r+& ne+&ti#& * & el

mi+r&n los Este posee &r+& ne+&ti#& * & el mi+r&n los iones o &r+&spositi#&s, iones o &r+&s positi#&s, no%o. sin import&r el tipo %e el%&. sin import&r el tipo %e el%&

?eletrol)ti& ' #olt&i& se %efine omo el ?eletrol)ti& ' #olt&i& se %efineomo el eletro%o en el $&l se pro%$e l& o onet&%o & l&s %os semiel%&s %e $n& el%& +&l#>ni&4 el p$entes&lino permite el fl$"o %e iones. pero e#it& l& meBl& %e l&s %isol$iones%iferentes ($e po%r)& permitir l& re&i'n %iret& %e los re&ti#os %e l&el%&,

E"emplo: E%$#-%)) &$ '%$ ?(&)&'

Los #'-),($ N'se %espl&B&n ;&i& el #-,&,%on%e se$$(,

Los '(),($ C%se %espl&B&n ;&i& el (,&,%on%e se,)&'(,


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As) en el &so %el N&Cl f$n%i%o tenemos:

C>to%o: 7 N&?l 7 e ] 7 N&?l

no%o: 7 Cl?l ] Cl7?+ 7 e

7 N&?l 7 Cl?l ] 7 N&?l Cl7?+

. M$&)'(-$ ( $$;%, &$#)+' %' );,-'(#)' &$ %' $8(&' %$ &$F''&'


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-plicaci)n.

L' E%$#-,&$;,)-'#)(

Es $n tr&t&miento eletro($)mio %on%e se &pe+&n los &tiones met>liosonteni%os en $n& sol$i'n &$os& p&r& ser se%iment&%os so!re $n o!"etoon%$tor re&n%o $n& &p&, El tr&t&miento $tiliB& $n& orriente el=tri& p&r&re%$ir so!re l& eto%o %el ir$ito. mientr&s ($e el >no%o es %el met&l

on el ($e se %ese& re$!rir l& pieB&, El met&l %el >no%o se #& ons$mien%o.reponien%o el %eposit&%o,/En otros proesos %e eletro%eposit&i'n %on%e seemple& $n >no%o no ons$mi!le. omo los %e plomo o +r&fito. los iones %elmet&l ($e se %eposit& %e!e ser peri'%i&mente rep$estos en el !&o & me%i%&($e se e


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3. Q@ $ ( $%$#-,&, &$ ,)&'#)($#)(

Los $%$#-,&, son s$perfiies so!re l&s ($e tienen l$+&r l&s semire&iones%e o


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