UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías Cátedra de Química TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 PILAS GALVANICAS Y CELDAS ELECTROLÍTICAS OBJETIVOS Diferenciar celdas electrolíticas de pilas galvánicas Identificar cada uno de los procesos que ocurren en los electrodos Comprender el principio de electrodeposición. INTRODUCCIÓN Una solución electrolítica en contacto con un electrodo metálico se le denomina media-celda. Si se conecta el circuito exterior de dos mediaceldas y al mismo tiempo sus soluciones mediante un puente salino, se obtiene una pila galvánica que es fuente espontánea de producción de fuerza electromotriz o voltaje, resultante de la reacción química resultante de la oxidación y reducción de las especies intervinientes. Cuando se aplica corriente eléctrica directa a una solución que contiene iones en contacto con electrodos metálicos, a un determinado potencial característico de iones en solución, se produce una reacción química en ambos electrodos. Si el compuesto reducido u oxidado es de naturaleza sólida, el fenómeno se denomina electrodeposición. PARTE EXPERIMENTAL Materiales y reactivos necesarios voltímetro de 0-3 v solución de CuSO4 0,1 M vasos de precipitados de 100 ml solución de sulfato de cinc 0,1 M vasos de precipitados de 250 ml solución de KCl 1 M tubo en U alambre de platino y conexiones eléctricas soporte con anillo chapas de Cu y Zn probeta de 250 mL algodón pipeta de 25 mL piseta alambre y pinzas varilla de vidrio conexiones eléctricas UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías Cátedra de Química matraz aforado de 250 mL 2 baterias de 1,5 Volts. Desarrollo de la experiencia A- Medida del potencial de una pila galvánica 1. Con un tubo abierto en sus extremos, prepare un puente salino en forma de U, poniéndole una solución de KCl y colocando en los extremos del tubo tapones de algodón. 2. En un vaso de 100 mL vierta 50 mL de sulfato de cinc y en otro vaso sulfato cúprico. 3. Introduzca en cada vaso el electrodo metálico correspondiente y conecte al circuito exterior. 4. Mida con el amperímetro la corriente que circula por el circuito. 5. Conecte las dos soluciones de los dos vasos utilizando un tubo en U preparado anteriormente. Anote lo observado. e- e- K+ Cl- Zn+2 Cu+2 Zn Cu B- Electrodepósito del cobre 1. Lave una cuchara de acero inoxidable y séquela al aire. 2. Pese la cuchara y anote su peso. 3. Coloque la cuchara en un vaso de precipitados de 250 ml 4. Mida 25 ml de la solución de sulfato cuprico y colóquela en un vaso de precipitados de 250 ml. Añada 5 mL de ácido sulfurico concentrado. Observe 5. Efectúe el arreglo experimental de la figura, utilizando una barra de carbono grafito en el ánodo y la cuchara previamente pesada como cátodo. Conecte al circuito y a la batería de 3 V. 6. Introduzca los electrodos en la solución contenida en el vaso de precipitados. Mantenga la electrolisis durante 20 min. Anote sus observaciones. 7. Apague. saque los electrodos y enjuáguelos con agua destilada. 8. Desconecte los alambres de la batería. Lave el cátodo y péselo. UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías Cátedra de Química 9. repita la experiencia usando una fuente de corriente continua Celda electrolítica C- electrolisis del yoduro de potasio Repetir el esquema anterior, pero colocando en el vaso de precipitados una solución de KI al 5 %. Al comenzar la electrólisis se observará desprendimiento gaseoso. Las soluciones donde se practicará la electrólisis pueden ser las siguientes: Reacción catódica 2H2O + 2e- H2 + 2 OH Reacción anódica 2I- I2 + 2 e Reacción global 2H2O + 2I- H2 + I2 + 2 OH- En la rama anódica aparecerá color marrón debido a la presencia de I2. D- electrolisis del agua Repetir el esquema de la figura, pero colocando en cada uno de los electrodos una probetas con agua invertidas, a fin de que los gases producidos por la electrolisis del agua desplacen el liquido de la probeta para mejor visualización de su producción. Recuerde de llenar el vaso de precipitados con agua del grifo y además de agregar una pequeña cantidad de ácido sulfúrico concentrado, a fin de favorecer la conducción eléctrica en el sistema. Anote las observaciones realizadas en cada uno de los electrodos Escriba las ecuaciones correspondientes CUESTIONES: Para el apartado a: 1. Plantee las ecuaciones que ocurren en cada uno de los electrodos 2. Indique el signo de cada electrodo UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías Cátedra de Química 3. Interprete las observaciones realizadas antes de colocar el puente salino en la solución. 4. Exprese el valor del potencial leído y luego compare con el valor esperado según la tabla de potenciales de reducción. Para el apartado b: 1. Describa cada una de las observaciones realizadas. 2. describa por que se efectúa el lavado de la moneda con acetona y ácido nítrico 1M 3. Escriba la reacción química de disolución del cobre de la moneda en la solución de ácido nítrico 6 M. 4. Exprese los resultados obtenidos y calcule el porcentaje de cobre en la chapa. UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías Cátedra de Química TRABAJO PRÁCTICO Nº 11: INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA INORGÁNICA OBJETIVOS Estudiar y correlacionar las propiedades de elementos conocidos y vistos como un grupo o familia. Interpretar cada uno de los fenómenos que se observan INTRODUCCIÓN Para poder comprender los resultados de este práctico será necesario repasar los conceptos desarrollados en las unidades I y II, específicamente los referidos a estructura atómica, sistema periódico y uniones químicas. PARTE EXPERIMENTAL Materiales y reactivos necesarios Tubos de ensayo Vasos de precipitados Varilla de vidrio Vidrio de reloj Mechero Bunsen Fenolftaleína Solución de NaF Solución de NaCl Solución de NaI Solución de AgNO3 Na, Mg y Al metálicos Solución KMnO4 Solución de K2Cr2O7 UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías Química Cátedra de Desarrollo de la experiencia Observaciones previas En esta experiencia trabajará con sodio, magnesio y aluminio metálicos por lo que antes de iniciar el trabajo deberá tomar nota de las siguientes características de cada uno Estado físico, color, dureza, modo de almacenamiento, normas de manipulación encontradas en las etiquetas y/o indicadas por el responsable de laboratorio. Experiencia Nº1: Carácter metálico (elementos del período 3) Primera parte Preparar 3 vasos de precipitados de 50 mL y numerarlos En cada uno de estos colocar agua destilada y medir el pH. En el vaso número 1 colocar agua y tapar con vidrio de reloj. Luego con mucho cuidado, dejar caer un pequeño trozo de sodio. Observar los cambios producidos Medir el pH de la solución formada Agregar unas gotas de fenolfteleína. En el vaso número 2 agregar unos mL de agua y dejar caer un pequeño trozo de magnesio (la misma masa que en el ensayo anterior) Medir el pH y luego agregar unas gotas de fenolftaleína. Calentar lentamente el vaso de precipitados y observar si se producen cambios En el vaso de precipitados número 3 colocar aluminio en la misma cantidad de ensayo anterior y repetir los pasos realizados con magnesio. Segunda parte Repetir la experiencia utilizando calcio, hierro y cobre. Para ello usted debe traer elementos de hierro y cobre. CUESTIONES i. Enumerar las similitudes y diferencias entre los métales analizados UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías Química Cátedra de ii. Escribir las ecuaciones químicas para las reacciones producidas en cada caso. iii. ¿Se trata de procesos de naturaleza endotérmica o exotérmica? iv. Analizar la variación del carácter metálico a lo largo del período estudiado v. ¿Qué acción ejerce el aire sobre los metales en su estado elemental? Analizar especialmente el caso del aluminio y sus aplicaciones en la industria. Experiencia Nº2: Solubilidad en agua de los haluros de plata (elementos del grupo VIIA) Preparar una gradilla con 4 tubos de ensayo En cada uno de los tubos colocar 1 ml 0.1 M de NaF, NaCl y NaI y adicióneles 20 gotas de AgNO3 0.1M. Agitar y esperar a que sedimenten los precipitados formados. Tomar nota del color de los precipitados y ordene los haluros de acuerdo a la cantidad formada (se tiene en cuenta que a mayor cantidad de precipitado, menor solubilidad). CUESTIONES i. Para cada uno de los ensayos realizados, escriba las ecuaciones que representan las reacciones químicas observadas. ii. Ordene los haluros de plata de menor a mayor solubilidad en agua. iii. ¿Cómo se relaciona lo observado con la variación de las propiedades de los elementos a los largo de un grupo de la tabla periódica? Justificar iv. Considere que en cada uno de los tubos se produce un equilibrio heterogéneo. Exprese la constante de equilibrio para cada uno de los ensayos. De acuerdo a las observaciones realizadas, ¿Cuál presentaría el menor valor para la constante de equilibrio? Justificar Experiencia Nº3: El color de los compuestos UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías Química Cátedra de Los metales de transición se localizan en la parte central de la Tabla Periódica, en el bloque d. El hecho de pertenecer a ese bloque confiere a los miembros algunas propiedades particulares. Muchos compuestos presentan colores brillantes, los cuales se relacionan con la frecuencia de la luz que se absorbe y se emite cuando los electrones de los subniveles d, parcialmente llenos se excitan y luego regresan al estado basal. Si los iones metálicos tienen subniveles d vacíos o completamente llenos resultan incoloros. Tienen tendencia a formar iones complejos, que a su vez se combinan con otros iones para formar compuestos de coordinación. Un ion complejo puede definirse como un ion que contiene un catión metálico central enlazado a una o más moléculas o iones. Un compuesto de coordinación es una especie neutra que contiene uno o más iones complejos. Los metales de transición forman iones complejos porque poseen más de un estado de oxidación, esta propiedad les permite funcionar como ácidos de Lewis, cuando reaccionan con varios tipos de moléculas o iones que son donadores de pares de electrones o bases de Lewis. Actividad 1: Obtención del diaminoplata (I) Colocar en un tubo de ensayo 2 cm3de solución de NaCl. Agregar 5 gotas de HNO3. Agregar 3 gotas de solución de AgNO3. Dividir el contenido en 2 tubos de ensayo. Agregar a uno de ellos 5 gotas de solución de NH3. Agitar. Observar y registrar el color del complejo Actividad 2: Obtención hexaacuocobre (II) y tetraaminocobre (II) Colocar en un tubo de ensayo seco unos cristales de CuSO4.5H2O y observar el color (azul). Calentarlo con el mechero, hasta cambio de color (gris). Dejar enfriar. Agregar 3 cm3 de agua destilada y agitar . Observar y registrar el color del complejo. Dividir el contenido en 2 tubos de ensayo, dejando uno como testigo. Agregar, al otro tubo, solución de NH3. Observar y registrar el color del complejo. UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías Química Cátedra de REGISTRO DE LAS ACTIVIDADES COMPLEJO FÓRMULA Ag(NH3)2+ Cu(H2O)62+ Cu(NH3)42+ COLOR NOMBRE
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