Pila galvànica. Calcular fem de la pila

Pila galvànica. Calcular fem de la pila
6 d'octubre de 2024 No hi ha comentaris Electroquímica, Química, Tecnologia Industrial Oscar Alex Fernandez Mora

S’intenta construir una pila galvànica el càtode de la qual sigui l’elèctrode $\text{Pb}^{2+}/\text{Pb}$; per això, es té altres dos elèctrodes: $\text{Ag}^{2+}/\text{Ag}$ i $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}$. a) Raonar quin d’aquests dos elèctrodes es pot fer servir com a ànode. b) Indicar en esquema la pila formada i calcular-ne la força electromotriu estàndard. Potencials d’elèctrode (V): $E^\circ_{\text{Ag}^{2+}/\text{Ag}} = +0,80 \, \text{V}$, $E^\circ_{\text{Pb}^{2+}/\text{Pb}} = -0,13 \, \text{V}$ i $E^\circ_{\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}} = -0,76 \, \text{V}$.

Per construir una pila galvànica amb l’electrode $\text{Pb}^{2+}/\text{Pb}$ com a càtode, hem de determinar quin dels altres dos electrodos disponibles, $\text{Ag}^{2+}/\text{Ag}$ i $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}$, es pot utilitzar com a ànode.

a) Raonar quin d’aquests dos electrodos es pot usar com a ànode

En una cel·la galvànica, l’ànode és l’electrode on ocorre l’oxidació (pèrdua d’electrons), mentre que el càtode és l’electrode on ocorre la reducció (guany d’electrons). Per determinar quin electrodo s’utilitzarà com a ànode, hem de considerar els potencials d’electrode estàndard:

  • $E^\circ_{\text{Ag}^{2+}/\text{Ag}} = +0,80 \, \text{V}$
  • $E^\circ_{\text{Pb}^{2+}/\text{Pb}} = -0,13 \, \text{V}$
  • $E^\circ_{\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}} = -0,76 \, \text{V}$

L’oxidació ocorre a l’electrode que té el potencial de reducció més baix (és a dir, l’electrode que és més “fàcil” d’oxidar). Comparant els valors de $E^\circ$:

  • L’electrode $\text{Ag}^{2+}/\text{Ag}$ té un potencial positiu $+0,80$ V), que indica que és un bon agent oxidant i es redueix fàcilment.
  • L’electrode $\text{Pb}^{2+}/\text{Pb}$ té un potencial de $-0,13$ V, que indica que es redueix menys favorablement que l’Ag.
  • L’electrode $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}$ té un potencial de $-0,76$ V, que indica que és més propens a oxidar-se que el Pb.

Conclusió:

Donat que el Zn té un potencial de reducció més baix que el Pb, es pot utilitzar l’electrode $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}$ com a ànode.

b) Indicar en esquema la pila formada i calcular la seva força electromotriu estàndard

Esquema de la pila galvànica

La pila galvànica formada seria:

  • Ànode: $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}$ (oxidació)
  • Càtode: $\text{Pb}^{2+}/\text{Pb}$ (reducció)

La reacció global de la cel·la es pot escriure com:

$$\text{Zn} (s) + \text{Pb}^{2+} (aq) \rightarrow \text{Zn}^{2+} (aq) + \text{Pb} (s)$$

Reaccions de mig:

  1. Oxidació (ànode):
    $$\text{Zn} (s) \rightarrow \text{Zn}^{2+} (aq) + 2 e^{-}$$
    $E^\circ = -0,76 \, \text{V}$
  2. Reducció (càtode):
    $$\text{Pb}^{2+} (aq) + 2 e^{-} \rightarrow \text{Pb} (s)$$
    $E^\circ = -0,13 \, \text{V}$

Càlcul de la força electromotriu estàndard $E^\circ_{\text{cel·la}}$

La força electromotriu estàndard es calcula amb la següent fórmula:

$$E^\circ_{\text{cel·la}} = E^\circ_{\text{càtode}} – E^\circ_{\text{ànode}}$$

Substituint els valors:

$$E^\circ_{\text{cel·la}} = E^\circ_{\text{Pb}^{2+}/\text{Pb}} – E^\circ_{\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}} = (-0,13 \, \text{V}) – (-0,76 \, \text{V})$$

$$E^\circ_{\text{cel·la}} = -0,13 + 0,76 = 0,63 \, \text{V}$$

Resum:

  • Electrode com a ànode: $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}$
  • Electrode com a càtode: $\text{Pb}^{2+}/\text{Pb}$
  • Esquema de la pila:
Zn (s) | Zn²⁺ (aq)  || Pb²⁺ (aq) | Pb (s)
  • Força electromotriu estàndard: $E^\circ_{\text{cel·la}} = 0,63 \, \text{V}$
Tags
Sobre l'autor
Oscar Alex Fernandez Mora Etern estudiant de la Rússia tsarista. Gran aficionat als destil·lats i als fermentats. Malaltís de llibres de la MIR i entusiasta del #LaTeX. Soci de l’ACBC. Important actiu del projecte Campana de Gauss

Leave a reply

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *