OBJETIVO:
Construir una pila Daniell y
medir su fuerza electromotriz.
FUNDAMENTO:
Cuando una barra
metálica se introduce en agua, algunos de los iones del metal lo abandonan y
pasan a la disolución como iones hidratados, dejando en el metal un exceso de
carga negativa. La tendencia a
liberar cationes varía de unos elementos metálicos a otros. En el caso de la
pila Daniell el Zn es un metal más activo que el Cu y por tanto el potencial
eléctrico en el Cu metal es superior al que se produce en la barra de Zn. Si
ponemos en contacto ambos metales por medio de un cable conductor se produce un
tránsito de electrones desde el electrodo de Zn al de Cu, y como consecuencia
los equilibrios existentes entre cada metal y su disolución se alteran
produciéndose las reacciones netas:
Zn (s)
→ Zn2+ (ac) + 2e-
Cu2+ (ac) + 2e- → Cu (s)
Tanto la oxidación del Zn
(s) como la reducción de los iones Cu2+ (ac) se producen de forma
simultánea. Este movimiento de electrones por el circuito externo se compensa
con un movimiento de iones por el interior de la pila. A la diferencia de
potencial entre el cátodo y el ánodo se le llama fuerza electromotriz de la
pila.
MATERIAL:
- electrodos: lámina de cobre y lámina de cinc;
- dos cables con pinzas de cocodrilo;
- voltímetro;
- diodo emisor de luz (LED);
- dos vasos de precipitados;
- tubo en U;
- dos trocitos de algodón.
REACTIVOS:
- Disolución 0,2 M de CuSO4;
- Disolución 0,2 M de ZnSO4;
- Disolución saturada de nitrato de potasio.
PROCEDIMIENTO:
- Recuerda las normas de seguridad para el trabajo en el laboratorio de Química. Revisa los pictogramas de peligrosidad de los reactivos que vamos a emplear. Utiliza bata, guantes y gafas de protección.
- Coloca en un vaso de precipitados 100 cm3 de la disolución de CuSO4 e introduce en ella el electrodo de Cu [lámina de Cu]. Coloca en otro recipiente 100 cm3 de disolución de ZnSO4 e introduce en ella el electrodo de Zn.
- Se debe preparar el puente salino: Toma el tubo de vidrio en forma de U y llénalo con la disolución de KNO3. Utiliza un trocito de algodón mojado en la disolución de KNO3 para cerrar cada extremo del tubo e intenta que no queden burbujas de aire en el interior del tubo.
- Introduce cada rama del tubo en U en uno de los vasos de precipitados. Conecta los dos electrodos a los bornes del voltímetro mediante los cables de conexión.
- Mide en la escala del voltímetro la fuerza electromotriz de la pila eléctrica.
- Conecta ahora los dos electrodos a los bornes del diodo LED.
Con ayuda de una tabla de
potenciales de reducción estándar, calcula la fuerza electromotriz teórica de
la pila que has construido. Calcula el error absoluto y el tanto por ciento de
error relativo del valor real que has obtenido.
RESULTADOS Y CUESTIONES:
- Escribe el valor de la fuerza electromotriz de la pila que has construido. ¿Has trabajado en condiciones estándar? Si no es así, calcula el potencial previsto de acuerdo con la ecuación de Nernst.
- Valora el error cometido.
- Dibuja un esquema de la pila. Nombra e indica la polaridad de los electrodos. Escribe la reacción en cada electrodo y la reacción global en la celda. Indica el movimiento de los electrones y el de los iones.