Chimie electronică

Scopul lucrarii

Se determina dependenta fortei electromotoare a pilei Daniell-Jacobi in functie de concentratia solutiei de electrolit si se calculeaza constanta de echilibru pentru procesul electrochimic din pila.

Introducere

Pilele electrochimice (sau elemente galvanice) sunt dispozitive in care, in procesele electrochimice, energia chimica se transforma in energie electrica.

Pilele electrochimice sunt alcatuite din doua semielemente unite printr-o punte de sare sau diafragma care impiedica amestecarea electrolitilor dar permite trecerea ionilor intre cele doua semielemente.

Fiecare semielement este format dintr-un electrod:

- anodul (-) este electrodul cu potentialul de electrod de reducere mai negativ unde are loc reactia de oxidare;

- catodul (+) este electrodul cu potentialul de reducere mai pozitiv unde are loc reactia de reducere.

Pila Daniell-Jacobi este o pila electrochimica reversibila, reprezentata prin urmatorul lant electrochimic:

(-) Zn / ZnSO4 (a1) // CuSO4 (a2) / Cu (+) (5.2.1)

Cand circuitul electric este inchis la electrozi au loc simultan urmatoarele reactii electrochimice care genereaza curentul electric:

Anod (-): (5.2.2)

Catod (+): (5.2.3)

Reactia globala: Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu (5.2.4)

Tensiunea electromotoare E a unei pile electrochimice este diferenta dintre potentialele de electrod ale catodului, ?c si anodului, ?a:

E = ?+ - ?- = ?c - ?a (5.2.5)

Reprezentarea schematica a pilei Daniell-Jacobi este prezentata in figura 5.2.1:

Fig. 5.2.1 Reprezentarea schematica a pilei Daniell-Jacobi

Se observa ca anodul de zinc se consuma in timp ce la catod se depune cupru.

Valorile numerice ale potentialului de electrod sunt date de relatia lui Nernst:

(5.2.6)

(5.2.7)

in care: ?0 este potentialul de electrod standard;

R - constanta universala a gazelor ideale;

F- constanta lui Faraday (F = 96487.3 [C/Eg] = 23062.9 [cal/VoEg]);

n - numarul de electroni transferati in reactia redox;

T - temperatura absoluta, [K];

a- activitatea termodinamica (a = f?c; unde c este concentratia

Forta electromotoare a pilei Daniell-Jacobi