Practica 1 equilibrio y cinética

1. Practica número 1
Potenciales Termodinámicos
Laboratorio de Equilibrio y Cinética
Equipo 1
Profesor: José Ezequiel Gutiérrez Gómez

2. Objetivo
Conocer la importancia de los potenciales termodinámicos y su aplicación en
reacciones de óxido-reducción, utilizando como objeto de estudio una pila de AgO-Zn
comercial. Se podrá apreciar la relación que existe entre el trabajo eléctrico y la
energía libre de Gibbs considerando presión y temperatura constante en una
reacción de óxido-reducción.
Problema:
A partir de los datos obtenidos en el procedimiento experimental, se determinará la
entalpía, la energía libre de Gibbs y la entropía a una temperatura de 298.15 K, en
la reacción de óxido-reducción que ocurre en una pila plata-zinc, a demás de que
con esto se podrá hacer un análisis sobre las interpretaciones físicas, que conlleva
obtener esta información en el experimento.
Manejo de datos:
Tabla 1.
t/ °C T/K E°/V Welec/J ΔG°r/J
36 309 1.6028 -309180 -309180
31 304 1.6034 -309296 -309296
26 299 1.6039 -309392 -309392
21 295 1.6045 -309508 -309508
16 289 1.6051 -309624 -309624
-309150
-309200
-309250
-309300
-309350
-309400
-309450
-309500
-309550
-309600
-309650
ΔG°r/J vs. Temperatura /K
Análisis y discusión de resultados
y = 22.392x - 316100
R² = 0.9968
-309700
285 290 295 300 305 310
ΔG°r/J
Temperatura/ K

3. 1. ¿Cuáles son las propiedades que cambian durante el experimento?
Temperatura y potencial eléctrico
2. ¿Cuáles son las propiedades que no cambian en el experimento?
Presión y volumen
3. Escribir la ecuación química que se lleva a cabo en la pila
Ag2O(s) + Zn(s) → 2Ag(s) + ZnO(s)
4. ¿Cómo se calcula el trabajo eléctrico de la reacción?
Weléctrico=-nFE°
n= moles de electrones intercambiados en la reacción
F= constante de Faraday 96450 C/mol
Eº= potencial de la pila
5. ¿Cómo se calcula el ΔG de la reacción?
Se considera que Weléctrico=ΔGr a Temperatura y presión constantes
6. Hacer una gráfica de ΔG°r/(J) vs T/(K)
7. Con base a los resultados experimentales, ¿Cómo es la relación entre el ΔG°r y
T
Presentan una tendencia proporcional
8. Determinar la pendiente y la ordenada al origen de la línea recta obtenida
y = 22.392x - 316100
R² = 0.9968
Pendiente ΔS°= 22.39
Ordenada ΔH°=-316100
9. ¿Cuál es la interpretación física de la pendiente y de la ordenada al origen
obtenidas y que unidades tienen respectivamente?
La pendiente corresponde a ΔS con unidades de J/molK y la ordenad al origen a
ΔH con unidades de J/mol, retomado que asociamos la ecuación de la recta
y=mx+b con la ecuación de energía libre de Gibbs ΔG=ΔH-TΔS. La reacción de la
pila es espontánea y se lleva a cabo cuando ΔG<0 y la reacción es exotérmica
cuando ΔH°<0.

4. La energía libre de Gibbs tiene unidades e J/mol
10. Calcular el valor de ΔGr a 298.15 K a partir de los datos de la pendiente y la
ordenada al origen
y = 22.392x – 316100 Pendiente ΔS°= 22.39
Ordenada ΔH°=-316100
ΔGº=ΔHº- TΔSº; ΔGº= (316100J/mol)- (298.15°K)( 22.39J/molK)= 309424.4215
J/mol
11. Empleando la tabla 2 y considerando los datos reportados en la literatura de
ΔHºm,f, ΔGºm,f, y Sºm, calcular ΔHºr, ΔGºr y ΔSºr para esta reacción y
compararlos con los datos obtenidos experimentalmente. Determinar el % error en
cada caso.
Propiedad Datos
experimentales
Datos teóricos % error
ΔH°r/(J) -316100 -348300 9.2%
ΔG°r/(J) -309424.4215 -318300 2.8%
TΔS°r/(J) 6675.5785 13011.26 48%
Ag2O(s) + Zn(s) → 2Ag(s) + ZnO(s)
Reflexionar y responder
1. ¿Por qué se utiliza aceite de nugol en lugar de agua para calentar la pila?
Se ocupa aceite de nujol porque este es un compuesto no polar, por lo tanto no
modifica ni afecta la medición del voltaje como lo hace el agua
2. ¿Cuál es la finalidad de utilizar una hielera de unicel para colocar el baño
térmico?
Que la temperatura se conserve y que al tomar la medición con el termómetro esta
no cambie mucho y sea más precisa,
3. ¿Cuáles son los cambios energéticos que se llevan a cabo en la pila?
Al aumenta la temperatura el voltaje va disminuyendo esto quiere decir que la pila
va perdiendo intensidad y potencia.
4. De acuerdo con los resultados experimentales, explicar:
a) Las condiciones de temperatura en las que la reacción es más favorable y por
que

5. La reacción aumenta su espontaneidad conforme se le aumenta la temperatura.
b) Si la reacción es exotérmica o endotérmica y por qué
Si es exotérmica porque su ΔH° es mayor a cero y esto es importante porque si no
se llevaría a cabo la reacción.
c) Si aumenta o disminuye el desorden al transformarse los reactivos en productos
y por qué
El desorden disminuye.
Aplicación y lenguaje termodinámico
1. Definir el sistema termodinámico
El sistema consiste en el baño de agua fría, hielera de unicel, vaso de precipitado
con aceite de nujol, termómetro, voltímetro, pila
2. ¿Cuántos componentes tiene el sistema y cuáles son?
Tiene 6 componentes y son los antes mencionados.
3. Clasificar el sistema de acuerdo al número de fases
De acuerdo al número de fases solo hay dos fases que es el agua y el aceite de
nujol
Conclusiones
Podemos concluir que los potenciales termodinámicos nos permiten estudiar de
forma equivalente la termodinámica de sistemas no aislados, en este caso nuestro
sistema corresponde al de una pila.
Posteriormente se llevaron a cabo cálculos de las contantes termodinámicas para
poder determinar cuáles eran los cambios presentes en la reacción de la pila, es
decir, si la reacción se encontraba en equilibrio o más aún si era espontánea o no
espontánea.
Para finalizar, cabe destacar que solo se consideraron tres potenciales
termodinámicos: la energía libre de Gibbs, la entalpia y la entropía.