UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA LAB. EQUILIBRIO Y CINÉTICA GRUPO: 23 RAMÍREZ DÍAZ CARLOS URIEL

POTENCIALES TERMODINÁMICOS

Datos experimentales obtenidos.

Tabla 1

T (°C) T(K) E° (V) W elec. (J) ∆G°r(J)12.1 285.25 1.5828 -305480.4 -305480.417.9 291.05 1.5825 -305422.5 -305422.520.3 293.45 1.5818 -305287.4 -305287.425.3 298.45 1.5813 -305190.9 -305190.930.1 303.25 1.5805 -305075.1 -305075.135.3 308.45 1.5798 -304906.4 -304906.4

Calculando Welec.w elec .=−nF E

w elec .=−(2 ) (96500 ) (1.5828 )=−305480.4 J

w elec .=−(2 ) (96500 ) (1.5825 )=−305422.5J

w elec .=−(2 ) (96500 ) (1.5818 )=−305287.4 J

w elec .=−(2 ) (96500 ) (1.5813 )=−305190.9J

w elec .=−(2 ) (96500 ) (1.5805 )=−305075.1J

w elec .=−(2 ) (96500 ) (1.5798 )=−304906 .4 J

Análisis y discusión de resultados.

1. ¿Cuáles son las propiedades que cambian durante el experimento?

Temperatura y potencial eléctrico

2. ¿Cuáles son las propiedades que no cambian durante el experimento?

La presión

3. Escribir la ecuación química que se lleva a cabo en la pila.

Ag2O( s )+Zn( s)→2 Ag(s)+ZnO(s )

4. ¿Cómo se calcula el trabajo eléctrico de la reacción?

W elec.=nFE

En un tratamiento más detallado de la termodinámica de celdas electroquímicas, se demuestra que W elec. está relacionado con la variación de energía libre de Gibbs por mol, ∆G, a través de la ecuación:

∆G = -W elec. ; ∆G = -n F E = - n1 n2 F E

5. ¿Cómo se calcula el ∆G°r de la reacción?∆G = -W elec.

6. Hacer una grafica de ∆G°r (J ) vs T (K )

6610tán13a5661 6610tán23a5661 6610tán3a5661 6610tán13a5661

8230tán3a4823

8230tán15a4823

8240tán26a4824

8240tán9a4824

8240tán20a4824

8240tán2a4824

8250tán14a4825

8250tán25a4825

8250tán7a4825

8260tán19a4826

8260tán29a4826

f(x) = 25.2445190156605 x − 312715.903232662R² = 0.97707227278277

Energía NO utilizada para producir Welec.

T ( K )

ΔG°r ( J )

7. Con base en los resultados experimentales ¿Cuál es la relación entre ∆G °r y T (K )?

Es directamente proporcional ya que debido al incremento de temperatura el valor del ∆G°r aumenta haciendo de esta una correlación proporcional que describe una línea recta con tendencia a 1 (R2=0.9771 )

8. Determinar la pendiente y la ordenada al origen de la línea recta obtenida. De la ecuación general de la recta:

y=mx+b

∆G°=∆ H°−T ∆ S°

Tenemos que:y=25.245 x−312716

m=∆s°=−25.41( JK )ord=∆ H°=−312769¿)

9. ¿Cuál es la interpretación física de la pendiente y la ordenada obtenidas y que unidades tienen respectivamente?

Debido a la proporción directa de la temperatura con respecto al ∆G° el sistema al aumentar o disminuir la temperatura 1K aumentara o disminuirá 25.41J lo cual mediante la pendiente lo podemos observar ya que las variaciones de temperatura corresponden a las del ∆G° mientras que la ordenada al origen nos podrá dar el valor definido del ∆G° si la T llega a 0.

10. Calcular el valor de ∆G° a la temperatura de 298.15 K a partir de los datos de la pendiente y la ordenada al origen.

De:

∆G°=∆ H°−T ∆ S°

∆G°(298.15 k) ¿ (−312769 )−(298.15 ) (−25.41 )=−305188.01J

11. Empleando la tabla 2 y considerando los datos reportados en la literatura de ∆ H °f , ∆G°f y S°f calcular ∆ H °r , ∆G°r y ∆ S°r para esta reacción y compararlos con los datos obtenidos experimentales. Determinar el % de error en cada caso.

∆ H °f (KJ/mol) ∆G°f (KJ/mol) S°f (J/mol*K)Ag2O(S) -31.05 -11.20 121.30

Zn(S) 0 0 41.63Ag(S) 0 0 42.55

ZnO(S) -348.28 -318.50 43.64

Cálculos:

Para ∆ H °r :

∆ H °r = (-348.28 + 0) – (-31.05 + 0) = - 317230 J

% error = [ (−317230 )−(−312764 )−317230 ] [100 ]=1.41%

Para ∆G°r :

∆G°r = (-318.30 + 0) – (-11.20 + 0) = -307100J

% error = [ (−307100 )−(−305188.01 )−307100 ] [100 ] = 0.62%

Para ∆ S°r :

∆ S°r = ((2) (42.55) +43.64) – (41.63 + 121.30) = -34.29 J

% error = [ (−34.19 )−(−25.41 )−34.19 ] [100 ]=25.68%

Tabla 2

Propiedad Datos experimentales Datos teóricos % error∆ H °r (J) -312764 -317230 1.41∆G°r (J) -305188.01 -307100 0.62∆ S°r (J) -25.41 -34.19 25.68

Conclusiones.

1. Debido a la naturaleza del proceso del sistema en estudio la reacción que se lleva a cabo libera energía en gran cantidad siendo esta una reacción espontanea dando un valor negativo al ∆G°r .

2. Como la reacción se llevo de forma espontanea, la naturaleza del proceso permite que cuanto mayor sea la diferencia de potencial (E°) mayor será el trabajo eléctrico (Welec.) que el sistema pueda realizar. Tabla 1

3. La Entalpía del sistema (∆ H °r ) tiene un valor negativo debido a la energía liberada espontáneamente la cual va del sistema hacia sus alrededores.

4. La relación proporcional de la T con respecto al ∆G°r permite ver que la temperatura es la única variable termodinámica que en el desarrollo experimental del sistema influyo ya que las variaciones de temperatura corresponden a las del ∆G°r.