UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE EXTENSIÓN LATACUNGA LATACUNGA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXACTAS Semestre académico OCTUBRE 2017 – FEBRERO 2018
GUÍA DE PRÁCTICA DE LABORATORIO CÓDIGO DE LA ASIGNATURA EXCT 12317
CARRERA
PETROQUÍMICA
NOMBRE DE LA ASIGNATURA QUIMICA I-PETROQUIMICA
NRC
3106
PRÁCTICA N°
LABORATORIO LABORATORIO DE:
TEMA:
DURACIÓN
3
QUIMICA
PILA CASERA-CELDA GALVANICA
2 horas
INTEGRANTES:
Anthony Guanoluisa Cynthia Chugchilan Victoria Villaroel Alvaro Fustillos Jenifer Morocho
1
OBJETIVO
2
Mostrar el comportamiento comportamiento de la energía eléctrica, mediante procesos electroquímicos usando electrodos caseros. Comprender de qué qué manera actúa la cantidad de energía energía y el voltaje en un generador químico. Determinar la influencia de la polaridad en la construcción de las baterías.
INSTRUCCIONES
Utilizar mandil. Seguir las instrucciones instrucci ones del docente. Familiarizarse Familiari zarse con el entorno de trabajo y equipo a utilizar. Realizar correctamente la práctica de laboratorio.
TRABAJO PREPARATORIO
Revisar conceptos de electroquímica, reacciones Redox, celda galvánica
3
EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS
Materiales: ítem
descripción
cantidad
01
Lagartos
20
02
Agua (300ml) por vaso
16
03
Cable de cobre y trozos de cobre
30
04
Focos led
10
05
Trozos de Magnesio
30
06
Semilleros de 20x20
2
07
Tierra
08
Silicona de vidrio
1
Grafico
09
protoboard
1
10
Cubeta
1
Equipos ítem
01
4
descripción
Multímetro
cantidad
Grafico
1
ACTIVIDADES A DESARROLLAR
PROCEDIMIENTO
1)Colocaremos 1) Colocaremos la silicona de vidrio sobre los agujeros de los semilleros para tapar los ajugeros.
2)Usaremos 2) Usaremos vasos de plásticos con tapas y seguidamente se reralizaran 2 ajugeros en cada vaso 3)Recortamos 3) Recortamos pedasos de cobre y magnesio
4)Pasamos 4) Pasamos los cables por los ajugeros de plastico realizando en serie junto a los demás vasos
5)Colocaremos 5) Colocaremos los vasos con los ajugeros y la basede los semilleros ya dentro de la cubeta
6)Dejamos 6) Dejamos un extremo al principio del cual ara coneccion en serie nuestra primera pila ,seguimos alternando los vasos con los cables. 7)Ponemos 7) Ponemos agua en cada vaso de plástico
8)Colocamos 8) Colocamos alternando trozos de cobre al principio y seguidamente el magnesio , se sigue realizando alternadamente cada trozo de cobre y magnesio y cobre asta dejar final un tozo de magensio el cual será al final de toda la serie. 9)Colocamos 9) Colocamos bien sellados y que estén bien conectados todas los electrodos. 10) Colocamos encimael segundo semillero y en empezaremos a realizar el mismo proceso con los electrodos de abajo.
11) Al terminar de alternar el magnesio y cobre en cada celda empezaremos a colocar el agua en cada uno.
12) Colocamos en el centro del semillero un planta con la respectiva tierra y en ella colocaremos el grafito y pedasos de cobre.
13) Colocamos el multímetro y observamos el flujo de energía que se produce.
14) Colocamos el electrodo positivo de cobre y el electrodo negativo de magnesio junto a los cables del
protoboard y los 10 focos leds.
Con el alambre de de cobre amarrar cada una de las las rodelas rodelas de zinc. Poner sucesivamente sucesivamente en cada vaso las las rodelas amarradas con el zinc haciéndoles un doblado para que la punta del alambre de cobre quede en un lado y el amarrado con el zinc quede en otro vaso, tomar en cuenta que esto se tiene que hacer sucesivamente pero tener cuidado q ue el alambre de cobre siempre tiene que ir acompañado de una rodela de zinc en un mismo vaso. Sumergir los electrodos en el vinagre unir el extremo del cable de cobre con el foco led. Revisar el flujo de energía y ver si el foco led prende. prende. Medir con un multímetro el voltaje por celda y total.
TABLA DE DATOS
1. Concentración 2. Voltaje por celda 3. Voltaje total 4. Reacciones
5
RESULTADOS EXPERIMENTALES Y DISCUSIÓN
TABLA DE RESULTADOS
1. Concentración 2. Voltaje por celda 3. Voltaje total 4. Reacciones
REACCIONES EXISTENTES DE LA PRACTICA
DISCUSIÓN DE CADA RESULTADO
6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES
7
En una reacción de óxido-reducción, siempre existirá un agente oxidante y un agente reductor. Aprendimos Aprendimos a realizar una celda celda galvánica y pudimos pudimos identificar identificar qué compuesto compuesto es el que se reduce y cuál compuesto se oxida. Observamos Observamos que, al ser las cargas de los dos metales diferentes, el uno se convierte en donador de electrones y el otro receptor: decimos que existe un flujo de electrones, es decir, un voltaje en la celda. El cobre es receptor de electrones. Por su electronegatividad, atrae los electrones del magnesio; por tanto, el magnesio se oxida y el Cobre se reduce.
CUESTIONARIO Electroquímica, reacciones Redox, celda galvánica
Chang (2010) afirma: La electroquímica es la rama de la química que estudia la conversión entre la energía eléctrica y la energía química. Los procesos electroquímicos son reacciones rédox en los cuales la energía liberada por una reacción espontánea se convierte en electricidad o la energía eléctrica se aprovecha para provocar una reacción química no espontánea. (pág. 838) Según Barrio (2002) afirma. “las reacciones “las reacciones redox están en todas partes. Tu cuerpo usa reacciones redox para convertir la comida y el oxígeno en energía más agua y CO2, que después exhalamos. Las baterías en tus aparatos electrónicos también dependen de reacciones redox y aprenderás más de esto cuando hablemos sobre electroquímica” electroquímica”.
(pág. 228) Las reacciones de oxidación – oxidación – reducción reducción ocurren cuando hay transferencia de electrones, es decir el átomo que se oxida se libera de estos electrones y el que se reduce los recibe. Estas reacciones se pueden producir de forma espontánea pero también en algunas ocasiones es necesario aplicar energía para que se produzcan, es decir hay que forzarlas. Po lo tanto segundo Brown (2004 afirma “La “La electroquímica es el estudio de la relación que existe entre la electricidad y las reacciones químicas de oxidación – oxidación – reducción, reducción, incluyendo la interpretación de los procesos ya mencionados de reacciones espontáneas y forzadas o no espontáneas.” espontáneas.” (pág. 230) Una celda electroquímica es un dispositivo en el que se colocan los elementos para que exista una acción recíproca entre los fenómenos eléctricos y químicos. Brown (2004)afirma: Estas se clasifican de acuerdo a la orientación del flujo de los electrones en: celdas galvánicas y celdas electrolíticas; en esta sección se analizarán únicamente las celdas galvánicas. Las celdas galvánicas son en las que la reacción que se produce es de forma espontánea, la energía eléctrica que aquí se libera puede ser utilizada para generar energía eléctrica, esto se puede conseguir mediante una celda voltaica en la cual la transferencia de electrones se lleva a cabo por una ruta externa, en lugar de que exista un contacto directo entre los reactivos. Para construir este dispositivo, hace falta disponer de dos electrodos, dos electrolitos, un puente salino, cables de conexión y un equipo que permita detectar la transferencia de electrones. (Brown, 2004) Reacciones Redox “Las reacciones rédox son aquellas en las que q ue se transfieren electrones de una sustancia a otra. Una celda electroquímica es un dispositivo experimental para generar electricidad mediante una reacción rédox (celda galvánica o voltáica). En la figura se muestran los componentes de una celda galvánica que corresponde a la celda de Daniell.” (pág. Daniell.” (pág. 842)
Figura 2 Disposición práctica de la celda galvánica descrita en la figura 1. En una celda, el ánodo es por definición, el electrodo donde se lleva a cabo la oxidación y el cátodo es el electrodo donde se lleva a cabo la reducción. Las soluciones deben estar separadas ya que si el electrodo de Zinc se pone en contacto con la solución de CuSO4 se inicia la reacción espontánea siguiente: Para complementar el circuito eléctrico es necesario colocar entre las dos semi-celdas un puente salino de KCl o NH4NO3 para que los iones se muevan de una semicelda a otra a través de él. La corriente eléctrica fluirá del ánodo al cátodo ya que hay una diferencia de potencial entre los dos electrodos y se mide en forma experimental con un voltímetro. Otros términos utilizados para el voltaje de la celda son: fuerza electromotriz o fem, y potencial de celda (E). El potencial de la celda depende de: La naturaleza de los electrodos e iones. De las concentraciones de la solución. De la temperatura. Reducción: “Se conoce como potencial estándar de reducción cuando la concentración de la solución es 1M y todos los gases están a 1atm de presión. p resión. A este electrodo de hidrógeno se le llama electrodo estándar de hidrógeno EEH.” (pág. EEH.” (pág. 843) Este electrodo se puede utilizar para medir los po tenciales de otros electrodos. Por ejemplo, para medir el potencial de electrodo del se mide el potencial de la celda: (ec) y para la oxidación de Zn, el potencial del electrodo de reducción será el mismo pero con signo cambiado: (ec) Para el el potencial del electrodo de reducción frente frente al EEH sería de 0.34 V por lo que para la pila de Daniell el potencial de la celda sería: E₀ celda
8
Daniell = 0.76 V + 0.34 V = 1.1 Volts
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BIBLIOGRÁFICAS Y DE LA WEB
Bibliografía Brown. (2004). Quimica La ciencia central. Mexico: Printed Mexico. Chang. (2010). Quimica (10aEdicion ed.). D.F, Mexico: Mc. Graw Hill. Perez, J. B. (2002). Fisica y quimica. Barcelona: Editex.
FIRMAS
Ing. Cristian Moncayo Espín DOCENTE DE LA ASIGNATURA
Ing. María José Cárdenas
JEFE DE LABORATORIO
