REACCIONES DE OXIDO-REDUCCIÓN.

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Por ejemplo, Fe3+ + e- Fe2+. A la inversa, una sustancia reductora tiende a ceder uno o más electrones y a oxidarse:[pic 7]

Ma+ M (a-n)+ + ne- (III)[pic 8]

Por ejemplo, 2I- I2 + 2e- [4][pic 9]

PRIMERA PARTE (Adición de 80ml de CuSO4 0.1M en un beaker y adición de 80mL de ZnSO4 0.1M en otro beaker unidos por una tira recubierta de NH4Cl)

A la solución de CuSO4 se le añadió una pequeña placa de cobre y a la solución de ZnSO4 se le adicionó una placa de Zinc. Inicialmente, cuando se intentó determinar el voltaje de amabas disoluciones usando el multímetro, éste marcó un valor de 0. Los cambios que se producen en el electrodo o la disolución como consecuencia de este equilibrio son demasiado pequeños para poder ser medidos. Las medidas deben basarse en una combinación de dos semicélulas (un electrodo sumergido en una disolución que contiene iones del mismo metal) distintas. [5]

Luego, cuando se interconectó a ambas soluciones con un puente salino de cloruro de amonio, el multímetro marcó un valor del voltios de 1.04:

[pic 10]

Imagen1. Valor registrado por el multímetro digital.

Este dispositivo experimental es conocido como pila de Daniell, con los electrodos Cu+2/Cu y Zn+2/Zn, unidos mediante un puente salino de cloruro de amonio.

El Zinc se oxida de Zn a Zn2+ y el cobre se reduce de Cu2+ a Cu. El zinc actúa como ánodo y el cobre actúa como cátodo. Las reacciones que ocurren son las siguientes:

Znº (s) → Zn+2 (ac) + 2e-(ánodo)

Cu+2 (ac) + 2e- → Cuº(s) (cátodo)

El zinc se oxida perdiendo electrones pasando a su estado oxidado, mientras que el cobre se reduce pasando a su forma reducida. Para completar el circuito eléctrico, las disoluciones se conectaron mediante un conductor por el que puedan pasar los cationes y aniones desde un compartimiento al otro. [6] Surge una pregunta ¿Cuál es en sí el trabajo del cloruro de amonio en este experimento? La función del puente de cloruro de amonio consistió en compensar las cargas, es decir, del lado del ánodo donde hay mayor número de cargas positivas un flujo de iones Cl- estabilizara la solución, al mismo tiempo un flujo de iones NH4+compensara las cargas positivas perdidas por la reducción del lado del cátodo.[7] . Sin embargo determinar experimentalmente quién hacía el papel de cátodo y quién de ánodo no fue inmediatamente conocido. Para conocer el electrodo en el que se produce la oxidación, sólo hace falta un voltímetro preparado para medir en corriente continua. La aguja se moverá en la escala (voltaje positivo si el voltímetro es digital) siempre que el electrodo en que se realiza la oxidación (-) esté conectado al polo negativo del multímetro, y aquel en que se realiza la reducción (+) al positivo.

Para que exista paso de corriente se tuvo que conectar la cuña de Zn al polo negativo (por tanto ahí se produce una oxidación) y la de Cu al positivo (ahí se produce una reducción). Si se hace lo contrario, entonces el multímetro registrará un valor negativo

Al interconectar la celda montada por nuestro grupo con la del grupo adyacente, el multímetro marcó 2.07 V.

[pic 11]

Imagen 2. Segundo valor tomado por el multímetro digital

La lectura del multímetro tiene un significado. Es el voltaje de la célula o diferencia de potencial entre las cuatro semicélulas. La unidad de voltaje de la célula, el voltio (V), es la energía por carga unidad. Se puede considerar que el voltaje o diferencia de potencial es lo que hace moverse los electrones, a mayor voltaje, mayor fuerza impulsora [8]. Luego, al interconectar este sistema con otro grupo el multímetro registró un valor de 3.04:

[pic 12]

Imagen 3. Tercer valor registrado al conectarse con dos sistemas más

Esto generó que el diodo LED iluminara. La pila contiene una determinada energía que transfiere a los electrones que se mueven por el circuito, y estos a su vez transfieren energía a la bombilla. La bombilla se produce un aumento de temperatura del filamento, lo que hace que emita energía hacia el exterior y se ilumine. [9]

[pic 13]

Imagen 4. Emisión de luz del diodo LED al interconectar tres sistemas

SEGUNDA PARTE: Placas de Zinc y cobre conectadas a un limón

[pic 14]

Imagen 5. Medición del voltaje de las placas unidas a un limón

Para las celdas de limón las láminas de Zn y Cu corresponden a los electrodos y el ácido cítrico del limón actúa como electrolito, El sentido de la corriente es el mismo que en todas las pilas; del electrodo de Zn salen electrones por el circuito externo hasta el electrodo de Cu.

El zinc pierde electrones como muestra la siguiente reacción:

Zn2+(aq) + 2e− → Zn(s) (ánodo)

El cobre recibe los electrones que pierde el Zinc como se muestra en la siguiente reacción:

Cu2+(aq) + 2e− → Cu(s) (cátodo)

Al realizar el experimento con un sólo limón se obtuvo un potencial eléctrico de 0,97v el cual es demasiado pequeño y la energía obtenida es muy baja para encender un LED.

Posteriormente se realizó un montaje en serie con 3 limones puesto que se utilizó un LED Blanco que requiere 1.5 voltios, dicho montaje forma una batería con varias pilas unidas entre sí. De tal forma que el Zn es el polo positivo y el Cu es el polo negativo, aclarando que es necesario unir siempre el polo positivo de un limón al polo negativo del siguiente. Finalmente el LED se enciende al fluir la corriente del circuito en serie, al mismo tiempo esta corriente continua hasta que el zinc se consume por completo o el ácido se inutiliza.

PREGUNTAS

- Escribe las reacciones parciales de los electrodos y la polaridad de los mismos.

Electrodo de Cu (cátodo). (Reducción)

Cu2+