Prctica 1: Construccin de escalas de potencial y su aplicacin a la prediccin de reacciones.

Resultados:Problema 1: a) Con la solucin de CuSO4 y el clavo, la solucin pas de color de azul a verde. En el clavo se form una capa de color marrn rojizo.

b) Con la solucin de ZnSO4 con el clavo no se observ ningn cambio fsicamente.

Discusin:Zn2+ Fe2+ Cu2+

Zn0 Fe0 Cu0

a) Con la solucin de CuSO4 el clavo se oxid, el Cu pasa de Cu 2+ a Cu0 y el Fe pasa de Fe0 a Fe2+, obtenindose FeSO4 el cual se qued en las paredes del tubo.

Fe0 a Fe2 oxida.Cu 2+ a Cu0.reduce.b) Con la solucin de ZnSO4 el hierro es ms oxidante que el zinc, por lo tanto este no es capaz de oxidarlo y no se lleva a cabo la reaccin, ya que no es espontnea.

Problema 2:

Par redoxE terico

Fe2+|Fe0-0.44

Cu2+|Cu00.337

Zn2+|Zn0-0.763

celdaE (V)E celda(V)KtericosKexperimentales

Zn0|Zn2+|| Fe2+|Fe00.400.3238.89x10103.62x1013

Zn|Zn2+||Cu2+|Cu01.0611.11.94x10379.25x1035

Fe2+|Fe0|| Cu2+|Cu00.660.7772.18x10262.36x1022

a) La diferencia de potencial medida de la celda formada por |Zn/Zn2+ | |Fe/Fe2+| fue de 400mV, medida con el multmetro (0.4 V)b) La diferencia de potencial medida de la celda formada por |Zn/Zn2+| |Cu/Cu2+| fue de 1061mV, medida con el multmetro (1.061 V).c) La diferencia de potencial medida de la celda formada por |Cu/Cu2+| |Fe/Fe2+| fue de 660mV, medida con le multmetro (0.66 V).

Clculos: E= Ered Eoxi E= -0.44 (-0.763)E= 0.323 V

Discusin: a) En la celda formada por el |Zn/Zn2+ | |Fe/Fe2+| el |Zn/Zn2+ | actu como el nodo, esto quiere decir que este se oxida, y el |Fe/Fe2+| es el ctodo, por lo tanto es el que se reduce. Actan de esta manera porque de esta forma es el flujo de electrones por el puente salino.b) En la celda formada por |Zn/Zn2+| |Cu/Cu2+| el |Zn/Zn2+| actu como nodo y el |Cu/Cu2+| como ctodo. Siempre en el nodo ocurre la oxidacin y en el ctodo la reduccin. El |Zn/Zn2+| actu siempre como el nodo ya que es el que se encuentra ms a la izquierda de nuestra escala de potencial, esto quiere decir que es un buen reductor y mal oxidante.c) En la celda formada por |Cu/Cu2+| |Fe/Fe2+| el |Cu/Cu2+| actu como el ctodo y esta vez el |Fe/Fe2+| fue el nodo, el |Cu/Cu2+| siempre actu como el ctodo ya que al encontrarse ms a la derecha en la escala de potencial significa que es el mejor oxidante de los tres, por lo que es ms fcil que se reduzca.

Problema 3:a) De la celda formada por AgNO3 0.1M con un electrodo de plata y KNO3 0.2M con el electrodo de calomel, se mide una diferencia de potencial de 467mV.b) De la celda formada por la disolucin de Ni2+ 0.1M con una lmina de nquel y el electrodo de calomel, se mide una diferencia de potencial de -164mV.c) De la celda formada por FeSO4 0.2M, Fe(NO3)2 0.2M con el electrodo de platino y el de calomel, se mide una diferencia de potencial de 42mV.d) De la celda formada por NaNO2 0.2M, KNO3 0.2M con el electrodo de platino y el de calomel, se mide una diferencia de potencial de 55mV.e) De la celda formada por la disolucin de Fe2+ 0.2M, agua destilada con un alambre de hierro y el electrodo de calomel, se mide una diferencia de potencial de -635mV.

Discusin:a) En la celda formada por AgNO3 0.1M que acta como ctodo y el Fe(NO3)2 0.2M con el electrodo de calomel que acta como el nodo, no podemos poner el electrodo de calomel en el mismo vaso que el AgNO3 ya que el electrodo de calomel est compuesto por Cl- y Hg2+ por lo que se formara el AgCl2 y este precipitara.b) En esta celda de Ni y el electrodo de calomel, este ltimo siempre acta como el nodo lo que nos dio una diferencia de potencial negativa lo que indica que el proceso es no espontaneo.c) En la celda formada por FeSO4 0.2M, Fe(NO3)2 0.2M con el electrodo de platino y el de calomel, ya que el electrodo de calomel siempre se considera el electrodo negativo (nodo) la diferencia de potencial es positiva lo que quiere decir que es una reaccin espontnea y el flujo de electrones si van en el sentido correcto, del FeSO4 hacia el de calomel.d) En la celda de NaNO2 0.2M, KNO3 0.2M con el electrodo de platino y el de calomel, da una diferencia de potencial positiva, lo que quiere decir que en el electrodo de calomel se lleva a cabo la reduccin.e) En esta celda la diferencia de potencial es negativa porque el Fe tiene un potencial menor que el de calomel lo que quiere decir que es un mejor reductor por lo que se oxida, as que actuara como el nodo.

Cuestionario No. 11. Despus de haber hecho tus observaciones, da una explicacin a los fenmenos observados. Cmo podras identificar inequvocamente a la sustancia depositada sobre el clavo en el punto 2 del procedimiento del problema 1? Basta mirar al clavo del punto 3 del procedimiento para saber si ocurri algn cambio? Por qu? Se puede identificar que la sustancia depositada en el clavo despus de la reaccin es el cobre (Cu), por el color que presenta el clavo ya que primeramente el clavo era plateado y despus se torn de marrn rojizo. S, solo basta mirar el clavo con la solucin de ZnSO4 para saber si hubo o no reaccin, en este caso no se efecta ninguna reaccin, ya que no hay ningn cambio fsico en el clavo, es decir, no se presenta un cambio de color como el en experimento anterior.

2. Determina la fuerza reductora relativa de Fe, Cu y Zn.

Oxidante. Zn2+ Fe2+ Cu2+

Zn0 Fe0 Cu0Reductor.

Cuestionario No. 21. Representa en un diagrama cada una de las pilas que construiste, indicando claramente el nodo, el ctodo y la direccin en la que fluyen los electrones.

2. Describe cada una de las pilas representadas en el inciso anterior, de acuerdo a la nomenclatura aceptada por la IUPAC. ZnIZn2+IIFe2+IFeI ZnIZn2+IICu2+ICuI FeIFe2+IICu2+ICuI

3. Con base en los datos de diferencia de potencial, establece una escala de potencial en donde se representen los tres pares redox propuestos en el experimento, indicando claramente su fuerza xido-reductora relativa. Compara y discute estos resultados con los que generaste despus de resolver el problema No.1Oxidante. Zn2+ Fe2+ Cu2+

Zn Fe CuReductor.En ambas escalas el Zn acta como el reductor fuerte y el Cu como el oxidante con este mismo carcter, ya que el elemento que siempre acto como nodo fue el Zn, adems de que se puede apreciar que reaccin ser espontnea y cual no, esto despus lo determinaremos al calcular la K (cte), adems de que experimentalmente nos hubiramos dado cuenta de algn error al medir los potenciales y que estos nos dieran negativos, pero no fue el caso.

4. Empleando la escala propuesta en el inciso 3 de este cuestionario, plantea las reacciones balanceadas que puedes ocurrir espontneamente entre las especies de los pares redox estudiados. Zn Zn2+ + 2e- 2e- +Fe2+ Fe0 Zn Zn2+ + 2e 2e- + Cu2+ Cu0 Fe Fe2+ + 2e 2e- + Cu2+ Cu0 5. Escribe las ecuaciones de Nernst para cada semirreaccin propuesta.

1)

2)

3)

6. Calcula las constantes de las reaccione propuestas, tomando en cuenta los datos experimentales.

= 3.62x1013

= 9.25x1035

= 2.36x1022

7. Compara los valores de las constantes de cada reaccin y concluye, qu reaccin es ms cuantitativa?

La constante ms cuantitativa es = 9.25x1035 de la semirreaccin ZnIZn2+IICu2+ICuI, ya que como se puede apreciar aqu interactan el reductor ms fuerte (Zn) y el oxidante ms fuerte (Cu), pero cabe mencionar que las otras dos reacciones tambin tienen esa caracterstica de ser cuantitativas.

Cuestionario No. 31. Dibuja diagramas que representen cada una de la celda que construiste.

2. Describe cada una de las celdas representadas en el inciso anterior, de acuerdo con la nomenclatura aceptada por la IUPAC. Hg||Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||Ag+ (0.1M)|Ag Hg||Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||Fe3+(0.2M)|Fe2+ (0.2M)|Pt(s) Hg||Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||Cu2+(0.1M)|Cu Hg||Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||NO3-(0.1M)|NO2-(0.1M)|Pt(s) Hg||Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||Fe2+(0.1M)|Fe Hg|Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||Ni2+(0.1M) Ni

3. Con base en los datos de diferencia de potencial, establece una escala en donde se representen lo pares redox propuestos en el experimento, indicando claramente su fuerza xido-reductora relativa.

Fe2+ Ni2+ Cu2+ NO3 Fe3+ Ag+

Fe Ni Cu NO2 Fe2+ Ag

4. Transforma los valores de potencial obtenidos experimentalmente, respecto al electrodo de calomel, a los que se tendran con respecto al electrodo normal de hidrgeno (a los valores experimentales, smales 0.250V que es el potencial que tiene el electrono de calomel respecto al electrodo normal de hidrgeno).a) Ag+|Ag = 0.467V + 0.250V = 0.717Vb) Fe3+|Fe2+ = 0.434V + 0.250V = 0.684Vc) Cu2+|Cu = 0.042V + 0.250V = 0.292Vd) NO3 |NO2 = 0.055V + 0.250V = 0.305Ve) Fe2+|Fe = -0.635V + 0.250V = -0.385Vf) Ni2+|Ni = -0.164V + 0.250V = 0.086V

5. Con los nuevos valores de potencial, construye una nueva escala (E/ENH), en donde se representen los pares redox propuestos en el experimento.Fe2+ Ni2+ Cu2+ NO3 Fe3+ Ag+

Fe Ni Cu NO2 Fe2+ Ag

6. Escribe las ecuaciones de Nernst para cada semirreaccin propuesta.

E=E-Hg||Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||Ag+ (0.1M)|AgE= 0.46 - log KHg||Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||Fe3+(0.2M)|Fe2+ (0.2M)|Pt(s)E= 0.43 - log KHg||Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||Cu2+(0.1M)|CuE= 0.042 - log KHg||Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||NO3-(0.1M)|NO2-(0.1M)|Pt(s)E= 0.055 - log KHg||Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||Fe2+(0.1M)|FeE= -0.63 - log KHg|Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||Ni2+(0.1M) NiE= -0.16 - log K7. Empleando la escala propuesta en el inciso 5, plantea las reacciones redox balanceadas que pueden ocurrir espontneamente.Fe + Fe3+ Fe2+ NO2- + Fe3++ H2O Fe2+ + NO3-+2OH- Fe + Ag+ Ag + Fe2+ NO2-+ Ag++ H2O Ag+ NO3-+2OH-Fe + Ni2+ Ni + Fe2+ NO2-+ Ni2+ + H2O Ni+ NO3-+2OH-Fe + Cu2+ Cu + Fe2+ NO2-+ H2O +Cu2+ Cu + NO3-+2OH-Fe + NO3- + H2O NO2- + Fe2+ +2OH-Cu + Fe3+ Fe 2++ Cu2+ Ni + Fe3+ Ni2+ +Fe2+Cu+ Ag+ Ag + Cu2+ Ni + Ag+Ni2++ AgCu+ Ni2+ Ni + Cu2+ Ag + Fe3+Ag++Fe2+

8. Calcula las constante de las reacciones propuestas, tomando en cuenta los puntos anteriores.

Log Keq= Keq= 10^( Hg||Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||Ag+ (0.1M)|AgLog Keq= =7.79 Keq= 107.79Hg||Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||Fe3+(0.2M)|Fe2+ (0.2M)|Pt(s) Log Keq= =7.28 Keq=107.28Hg||Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||Cu2+(0.1M)|CuLog Keq= =1.42 Keq=101.42Hg||Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||NO3-(0.1M)|NO2-(0.1M)|Pt(s)Log Keq= = 1.86 Keq=101.86Hg||Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||Fe2+(0.1M)|FeLog Keq= =-21.35 Keq=10-21.35Hg|Hg2Cl2(S), KNO3 (sat)||Ni2+(0.1M) NiLog Keq= =-5.42 Keq=10-5.42

9. Compara los valores de las constantes de cada reaccin e indica tus conclusiones al respecto. Podemos sacar como conclusiones que la reaccin ms cuantitativa es la de la plata, ya que su constante es la ms grande, esto debido a que la Ag es un mejor oxidante que el electrodo de calomel, en el Cu2+ y el NO3 se nota una constante pequea ya que la reaccin involucra reductores y oxidantes muy cerca los unos de los otros en nuestra escala, lo que impide una reaccin ms cuantitativa sin embargo en las dos ltimas constantes notamos un nmero muy pequeo ya que en este caso el Fe2+ y el Ni2+ son mejores reductores que el calomel, esto se muestra en su potencial estndar negativo.

10. Con base en los datos experimentales de diferencia de potencial obtenido para cada pila propuesta en el problema No. 2 y los datos necesario obtenidos en el problema No. 3, calcula el potencial de los pares: Zn2+|Zn, Fe2+|Fe y Cu2+|Cu.E= E - = -0.75 V E= E - = 0.19 V E= E - -0.2 V11. Propn un mapa conceptual que involucre los conceptos relacionados con los experimentos que llevaste a cabo en toda la prctica.Anexo 1.

12. En diagrama que se muestra en la pgina 53 del manual de prcticas de Qumica Analtica I hay un error. Cul es? Representa el diagrama correctamente. El error es que el Zn por su fuerza reductora en este caso es el nodo y el Fe por su fuerza oxidante es el ctodo, mientras que en el diagrama estn representados al contrario.