Serie Electromotriz 4fd2m

IINSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD AZCAPOTZALCO

Química Básica

“Serie Electromotriz” Grupo: 1RM1 ALUMNOS: ACATITLA ELIZALDE JORGE IVÁN CANO ROLDAN MARÍA FERNANDA CERVANTES RIVAS JESSICA HERNÁNDEZ GUERRERO CARLOS GERMÁN HERRERA TERRÓN ALMA NAYELI PANIAGUA PANIAGUA LORENA

PROFESORA: ZAGACETA ALVAREZ MARIA TERESA

FEBRERO 2015

ÍNDICE……………………………………… …………..…….1

Introducción………………………………………………….……………2

Fuerza Electromotriz………………………………………….………….3

Empleo de la serie electromotriz………………………….…….……..3

Celda Galvánica…………………………………………………..………3

Reacciones de óxido-reducción ………………………………………4

Serie electromotriz o de actividad de los elementos………………5

Bibliografía…………………………………………………………….…11

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Serie Electromotriz

Introducción En 1780 el italiano Luis Galvani, realizó un experimento en los músculos de las ancas de una rana recién muerta, observando que éstos se contraían y pataleaban al tocarlos con las barras de metal de distintos tipos. Galvani llegó a la correcta conclusión de que la contracción de los músculos era debida los estímulos eléctricos y supuso que la corriente se originaba en los tejidos del animal como una especie de fluido. Alejandro Volta (de 24 años) poco tiempo después descubrió que la causa de la contracción muscular en las ancas de la rana se percibía con el paso de una corriente eléctrica producida por dos metales distintos que se realizaba a través del músculo húmedo de la rana; además investigó la forma de producir electricidad químicamente, en 1800 después de una amplia experimentación, inventó el dispositivo que se conoce actualmente como pila voltaica. En el colocó una serie de pequeñas placas de plata y zinc, una arriba de la otra, separándolas con una tela humedecida de agua salada; produciendo de esta manera una corriente eléctrica, originando la primera pila eléctrica. Luego la perfeccionó reemplazando las placas por los elementos cobre y zinc, sumergidos en una solución de ácido sulfúrico contenida en un recipiente. Han pasado al derredor de 230 años desde aquellos días en que Volta y Galvani estaban enfrascados en una controversia en la que cada uno utilizaba los mismos hechos como apoyo a sus respectivas hipótesis. Uno veía a la rana como fisiólogo y explicaba sus observaciones postulando la existencia de electricidad animal. Para el otro, todo era un problema de física y consideraba a la rana como un simple electrómetro que servía para detectar la electricidad generada por los metales en o. Los dos tenían razón por cuanto a los mecanismos involucrados en la generación de la electricidad, pero ambos estaban equivocados al suponer que estos dos mecanismos eran mutuamente excluyentes. 2

En sí, una serie electromotriz es una tabulación en la cual varias sustancias, tales como metales o elementos, son listadas de acuerdo a su reactividad química o potencial estándar de electrodo. Usualmente son ordenados de acuerdo al aumento del potencial estándar. Para los metales, el orden indica la tendencia a reducir espontáneamente a los iones de cualquier otro metal ubicado por debajo.

Fuerza Electromotriz Se denomina fuerza electromotriz (FEM) término acuñado por Volta, a la energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre comente eléctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de impulsar las cargas eléctricas a través de un circuito cerrado. Esto sucede al juntar metales distintos unidos por un electrolito o una capa delgada de un gas, capaces de actuar sobre ellos, se establece entre dichos metales una diferencia de potencial. Prácticamente, la FEM es el voltaje medio entre las terminales de la fuente cuando no se toma corriente de ella ni se le entrega corriente. Es decir, la FEM es una acción no electrostática sobre las cargas en los conductores que da lugar a una separación de las cargas y que las hace permanecer separadas, siendo una magnitud que cuantifica una transferencia de energía (de la pila a las cargas del circuito) asociada a un campo no conservativo y se mide en voltios.

Empleo de la serie electromotriz Esta serie puede utilizarse en muchas formas tales como: 1. Determinación de la espontaneidad de las reacciones de óxido-reducción (redox). 2. Completar y balancear las ecuaciones de reacción de sustitución sencilla y clasificar el tipo de reacción. 3. Cálculo de potenciales que se pueden obtener por la combinación adecuada de dos semireacciones.

Celda Galvánica

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Una celda galvánica es un sistema que permite obtener energía a partir de una reacción química de óxido-reducción. Dicha reacción es la resultante de 2 reacciones parciales en las cuales un elemento químico es elevado a un estado de oxidación superior, a la vez que otro elemento es reducido a un estado de oxidación inferior. Estos cambios de estado de oxidación implican transferencia de electrones del elemento que se oxida al elemento que se reduce. Ejemplo:

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1.-Ácido o solución salina 2.-Amperímetro 3.-Barra de cinc 4.-Barra de cobre

Figura 1. Celda galvánica

Reacciones de óxido-reducción El Potencial Estándar de Reducción es la espontaneidad, o la tendencia a que sucedan reacciones de óxido-reducción (redox) entre dos especies químicas. Una reacción redox se puede suponer que es la suma de dos semirreacciones, son aquellas que ocurren mediante transferencia de electrones, por lo tanto hay sustancias que pierden electrones (se oxidan) y otras que ganan electrones (se reducen). La celda voltaica al funcionar genera cierto voltaje. Su valor se determina al restar el potencial del ánodo del potencial del cátodo. Así, el potencial de la pila (Eº) estará dado por la diferencia de los dos potenciales de electrodo:

Eº pila = Eº reducción - Eº oxidación o lo que es lo mismo: FEM = Eº Celda = Eº cátodo - Eº ánodo

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El fenómeno de reducción y oxidación es simultáneo, es decir la oxidación y reducción no se presenta en forma aislada por lo que tenemos: #e- (ganados) = #e- (perdidos) A continuación se ilustra en forma resumida una reacción redox:

Figura 2. Reacción redox

Descripción del Proceso:

El átomo neutro del Zn (Zn0) pierde 2 electrones y se convierte en ion cinc (Zn +2) según la siguiente reacción: Zn0 → Zn+2 + 2e- ………………. semireacción de oxidación Los dos átomos que pierde el Zn es ganado por el ión ferroso (Fe +2) para convertirse en átomo neutro (Fe0) Fe+2 + 2e- → Fe0 ……………….. semireacción de reducción El ión Zn+2 es forma oxidada del Zn0 y el Fe0 es la forma reducida del Fe+2 El sulfuro ferroso FeS, se llama oxidante porque contiene al ión Fe +2 , que al reducirse provoca la oxidación del Zn. Al sulfuro de Zinc, ZnS, se le llama forma oxidada porque contiene al Zn+2 que es la forma oxidada del Zn0

Serie electromotriz o de actividad de los elementos Al medir los potenciales de otros electrodos normales, puede establecerse una serie de potenciales de electrodo. Si los electrodos constan de metales o no metales en o con sus iones, la serie que resulta se denomina serie electromotriz o de actividad de los elementos .Eº (potencial estándar), se mide a 25 ºC, 1 atmosfera de presión y concentración unidad. Potenciales normales en soluciones 5

acuosas a serie electromotriz. Por convenio, los potenciales normales de electrodo se tabulan como semirreacciones de reducción e indican la tendencia de los electrodos a comportarse como cátodos frente al ENH. Los que tienen valores de Eº positivos, para la semirreacción de reducción, se comportan, en práctica, como cátodos frente al ENH, mientras que los que tienen valores de Eº negativos para las semirreacciones de reducción, se comportan de hecho como ánodos frente al ENH. En otras palabras, cuanto más positivo sea el valor de eº de una semirreacción, mayor será la tendencia a que dicha semirreacción se produzca en la dirección en que está escrita. Igualmente, cuanto más negativo sea el valor de Eº de la reacción, mayor será la tendencia a que la reacción se produzca en sentido contrario a como está escrita.

Tabla 1. Potenciales estándar (reducción) en soluciones ácidas a 25 °C y 1atm.

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Tabla 2. Potenciales estándar (reducción) en soluciones básicas a 25 °C

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BIBLIOGRAFÍA Química, materia y cambio Dingrando, Laurel. Et.al. Ed. Mc. Graw-Hill México, 2013

Química Chang, Raymond Ed. Mc. Graw-Hill México, 2008

http://cb10laura.blogspot.mx/2011/04/serie-electromotriz.html https://es.idoub.com/doc/56125674/Serie-Electromotriz-o-de-Actividad-de-LosElementos https://es.idoub.com/doc/74856302/Fuerza-Electromotriz-en-Una-CeldaElectroquimica

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