Universidad de Chile

Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas

Departamento de Química Básica

Laboratorio nº 7: reacciones de oxidación-reducción: preparación y medidas de la Fem en celdas voltaicas

Materiales y metodología.

Parte experimental: “reacciones Redox”

Experimento 1:

Materiales:

• 3.0 mL de ácido clorhídrico puro

• 1 granalla de cinc

• 2 tubos de ensayo

• Mechero Busen

Procedimiento:

Se coloca en un tubo de ensayo 3.0 mL de ácido clorhídrico puro, a eso se le agregó 1 granalla de cinc.

El gas que se desprende de esta reacción debe recogerse con otro tubo de ensayo, colocándolo sobre el tubo de ensayo que contiene la solución. Luego de trascurridos 2 a 3 min. , y en esa misma posición el tubo invertido se lleva sobre la llama del mechero bunsen, hasta escuchar una leve explosión, eso significa que el hidrógeno gas ha reaccionado con el calor y formo agua (el hidrógeno al aumentar su temperatura, se une con las moléculas de oxígeno que circulan en el aire, y así forman agua)

Debe de anotar todas las observaciones ocurridas en la reacción, luego, escriba las ecuaciones iónicas de oxidación-reducción para las ecuaciones involucradas y describa como cambian los números de oxidación de los compuestos participantes.

Experimento 2

Materiales:

• 5.0 mL de sulfato de cobre(II) 0.10 M

• Lámina de cinc delgada

• 1 tubo de ensayo.

Procedimiento:

Se coloca en un tubo de ensayo 5 mL de la solución de sulfato de cobre (II) (CuSO4, 0.10 M) y se agregan una lámina de cinc delgada, se debe de deja reposar cerca de 5 min. Aproximadamente.

Debe de anotar las ecuaciones iónicas netas de oxidación-reducción para las reacciones y describa como cambian los números de oxidación de los compuestos participantes.

Experimento 3

Materiales:

• 2.0 mL de dicromato de potasio K2Cr2O7 0.010 M

• 1.0 mL de ácido sulfúrico H2SO4, 0.50 M

• 2.0 mL de yoruro de potasio KI 0.25 M

• 2 gotas de indicador de almidón

• 1 tubo de ensayo.

Procedimiento:

Se debe de colocar en un tubo de ensayo los siguientes compuestos: 2.0 mL de dicromato de potasio 1.0 mL de ácido sulfúrico y 2.0 mL de solución de yoruro de potasio, mezcle muy bien. Luego de haber pasado 2 a 3 min se coloca a la solución 2 a 3 gotas del indicador de almidón, agite bien el tubo de ensayo.

Debe escribir las ecuaciones iónicas netas de oxidación-reducción para las reacciones y describa como cambian los números de oxidación de los compuestos participantes.

Experimento 4

Materiales:

• 2.0 mL de solución de permanganato de potasio KMnO4 0.020 M

• 1.0 mL de ácido sulfúrico

• 2.0 de Metanol CH3OH

• 1 tubo de ensayo

Procedimiento:

Se vierten en el tubo de ensayo los 2.0 mL de solución de permanganato de potasio (KMnO4) 0.020 y vierta 1.0 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) 0.50 M, luego de mezclar muy bien debe de añadir 2.0 mL de Metanol CH3OH, mezcle y deje reposar por varios minutos.

Debe escribir las ecuaciones iónicas netas de oxidación-reducción para las reacciones y describa como cambian los números de oxidación de los compuestos participantes.

Experimento 5: “preparación y medida de las celdas voltaicas”

Materiales:

• 25 mL de nitrato de sodio NaNO3, 0.1 M

• 0.25 g de Agar-Agar

• 75 mL de solución de sulfato de cobre (II) 1.0 M

• 25 mL de sulfato de aluminio 1.0 M

• 3 láminas de cobre

• Lámina de aluminio

• 25 mL de sulfato de cinc 1.0 M

• Lámina de cinc

• 25 mL de sulfato de plomo 1.0 M

• Lámina de plomo

• 6 Vasos precipitados

• Varilla de vidrio

• 3 Tubos en U

• 6 vasos de vidrio

• Pinzas

• Mechero Bunsen

• Trípode

Procedimiento: “preparación del puente salino”

Ponga a ebullir en un vaso precipitado de 100 mL, 25 mL de nitrato de sodio (NaNO3, 0.1 M) luego retire el vaso con una pinza del trípode y agregue 0.25 g de agar-agar previamente masados en una balanza; agite constantemente hasta que la solución esté disuelta completamente, luego tome el tubo en U y se debe de llenar con la solución antes que ésta se enfríe; se debe de dejar los extremos de la U lo mas redondeados, y, de vez en cuando ir rellenando el tubo para que las puntas queden redondas. Ya cuando el agar-agar se solidifique, se puede utilizar el tubo como puente salino.

“Medición de la fem para la pila formada por Cu-Al”

Luego, ya teniendo el puente salino listo, se debe de armar el equipo de acuerdo de las indicaciones del profesor. En 2 vasos de vidrio, que forman parte de la pila, se colocó 25 mL de sulfato de cobre (II) 1.0 M y en otro vaso de vidrio se debe de colocar 25 mL de sulfato de aluminio 1.0 M, luego, debe colocar las láminas, tanto de cobre como de plata en sus debidos vasos (el vaso que contiene la solución de sulfato de cobre debe de ir la lámina de cobre y en el vaso que contiene solución de sulfato de aluminio debe de colocar la lámina de aluminio), y las láminas deben de ir conectadas a sus respectivos conectores eléctricos y que estos conducen los datos al computador, luego solo debe de apretar el botón “grabar” y los datos aparecerán en dos pantallas digitales, las cuales indicaran la temperatura en la cual se está realizando el experimento y la otra indicara el voltaje de la pila.

Para las siguientes mediciones de la fem para las pilas formadas tanto de Cu-Zn o Cu-Pb, se repetirá el mismo procedimiento, sólo se cambiaran los reactivos en las distintas mediciones y las láminas de los metales correspondientes.

Resumen.

En el siguiente experimento, se realizara la medición de potenciales estándar de reducción de algunas pilas voltaicas como Cu-Al, Cu-Zn y Cu-Pb. Para aquello, se debió de proceder por la realización previa de 4 experimentos muy sencillos para poder familiarizarse con el procedimiento y poder reconocer las reacciones Redox.

Para poder medir el potencial estándar de las pilas se procedió llenado un vaso de vidrio con sulfato de cobre mas un sulfato de los reactivos correspondientes y a aquello vaso se le debe de colocar una lámina conectada valva la redundancia a un conector eléctrico el cual servirá para que el computador pueda indicar tanto el voltaje como la temperatura. También se debió de realizar la preparación de un tubo salínico de nitrato de sodio con agar-agar para que la solución se solidifique y no se caiga cuando se introduzca a los vasos; además este tubo U sirve para que los electrones puedan devolverse y seguir observando la reacción. Luego, se debió de preparar el computador con el cual se va a medir tanto el voltaje de la pila como la temperatura a la cual se esta llevando a cabo la reacción.

Objetivos.

Discusiones.

En los siguientes experimentos, diversos factores provocaban situaciones de posibles errores en los procedimientos. Ellos son:

Uno de aquellos errores, pudo generarse al usar metales que no sean puros, o sea, aleaciones o usar otro tipo de metal.

Al usar otro tipo de metal, este no reaccionaria de la forma enérgica de la que reacciona tanto el cobre, el aluminio o el cinc; reaccionaría de una forma mucho más débil. En el caso de las aleaciones, uno de los metales que reacciona en este compuesto no tendría carga y estaría en forma de enlace iónico, lo cual no formaría una reacción redox.

Otra posible fuente de error podría haber ocurrido en la colocación de la lámina del metal en el vaso correspondiente. Es sabido que la lámina de que actuaría como pila debe ir en el vaso donde se encuentra la solución con un sulfato, en otras palabras; si la lámina de cobre no se hubiese puesto en el vaso de vidrio donde se encontraba el sulfato de cobre, pudo haber provocado que no se pudiese haber realizado el experimento, pero con la ayuda del profesor y siguiendo las indicaciones en orden se pudo evitar éste posible error.

Otra posible fuente de error, hubiese sido la mala elaboración del puente salino de nitrato de sodio. Esa preparación era una fuente fundamental para el experimento, aquel producto tenia como función la conductividad de los electrones de una solución a otra, lo que originaba que el proceso redox se mantuviera (ya que las reacciones redox son de forma espontánea); si este producto no se dejaba el tiempo que necesitaba para solidificarse, el producto se hubiese caído a los vasos con los reactivos y no se hubiese podido realizar el experimento, pero con la ayuda del profesor y respetando los tiempo que se necesitaban, los puentes salinos resultaron a la perfección y se pudo llevar a cabo el experimento.