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Verificación de la ecuación de Nernst Montalvo, Kadir, e-mail: [email protected] Sánchez, Luis, e-mail: [email protected] Resumen: En este experimento vamos a verificar la ecuación de Nernst a diferentes concentraciones y ver como a diferentes concentraciones afecta al potencial de la celda en parte. Se tomaran dos soluciones a diferentes concentraciones y se le tomare su pH con un electrodo de vidrio, ya que este tiene baja sensibilidad a las variaciones de pH. El electrodo de vidrio constituye, actualmente, una pieza fundamental en la medición electromecánica del pH, y también tiene varias aplicaciones en la industria hoy en día, teniendo un auge grande.

MATERIAL Y EQUIPO Agitador magnético, plancha con agitación magnética, balanza analítica, espátula, matraces volumétricos de 250 mL, botella lavadora, electrodo combinado para H+, pipetas serológicas, potenciómetro de lectura directa, probeta de 50 mL, vasos químicos de 50 mL. PROCEDIMIENTO Preparamos 250mL de una solución de HCl 0.1N y a partir de ésta preparamos tres diluciones más de 0.01 N, 0.001N y 0.0004N. Repetimos el mismo procedimiento para una solución de NaOH. 0.1N. Una vez calibrado el potenciómetro procedimos a medir el pH de cada una de las soluciones y anotamos los resultados. Posterior a esto determinamos con el mismo instrumento el potencial de óxido-reducción de las mismas.

Mediante regresión lineal procedimos a obtener Una ecuación lineal de la misma para determinar la dispersión de los puntos y principalmente una ecuación de la recta obteniendo el siguiente resultado: Y=-0.0179X + 7.1898

RESULTADOS Y ANÁLISIS

En este cuadro podemos observar teóricamente el comportamiento de los mV con respecto al pH y obtener una ecuación de la misma y=-0.0181x + 7.2681 Análisis de resultados La ecuación de Nernst como sabemos nos permite relacionar el potencial estándar con el medido experimentalmente, la misma estructura de la formula sugiere una ecuación del gráfico de la

forma E= m-logH++ como: E° = A + 0,059 log C1. Esta ecuación nos permite determinar el comportamiento del potencial de un electrodo con el cambio de concentración de la muestra. Algo muy interesante fue que la R en el experimento obtuvo un valor de 0.9918 un valor casi cercano a uno indicando que estos resultados fueron más óptimos que los mismos teóricos.

dos caras de la pared de vidrio se establece un potencial, conocido como potencial de asimetría, cuyo valor permanece prácticamente constante y se incluye en el potencial estándar del electrodo. Los iones intercambiados en el vidrio son iones hidrógeno, pero también hay un intercambio de cationes (comúnmente Na+ y K+); en general se puede establecer que H++Mv+= H++ M+

CUESTIONARIO 1. ¿Por qué se demuestra la ecuación de Nernst en este experimento? La ecuación de Nernst como sabemos nos permite relacionar el potencial estándar con el medido experimentalmente, la misma estructura de la formula sugiere una ecuación del gráfico de la forma E= m-logH++ b. como: E° = A + 0,059 log C1. Esta ecuación nos permite determinar el comportamiento del potencial de un electrodo con el cambio de concentración de la muestra 2. ¿Cómo afecta la temperatura la recta obtenida? La temperatura es unos de los factores que afecta el pH este disminuye al aumentar la temperatura y por consiguiente la concentración así afectando la ecuación de la recta. 3. ¿Por qué los puntos no se ajustan en ciertos intervalos de la recta? Son errores por que no trabajamos en condiciones estándares para obtener resultados de grado analítico y los puntos son afectados por factores externos durante el experimento. 4. Analice la curva de calibración de diferencia de potencial (mV) vs pH comparando los valores de la pendiente y la ordenada con los valores esperados con los de la ecuación de Nernst Por lo que se ha investigado hasta ahora, la membrana de vidrio en vez de funcionar como un medio poroso, lo hace como una superficie intercambiadora de iones hacia ambos lados del vidrio, es decir, intercambia iones hacia dentro de la media celda (donde normalmente se encuentra un sistema Ag-AgCl en una solución de KCl o HCl 0.1 M), pero también hacia fuera de la media celda, en donde está la solución a investigar. Entre las

donde el subíndice v indica la presencia de hidrógeno y catión en la superficie del vidrio, luego, aplicando la ecuación de Nernst (a 25 ºC) E v  E  v  0.059log

aH a Hv

en la cual, n se considera igual a 1. Ahora, para la constante de intercambio, se tiene Ki 

aH aM aH aM

pero, si consideramos que aH+aM=a (constante), entonces, Ki 

aH a  aH aH aM

Kia m 

aH a  aH aH

aH Kia M  a H  a Hv a

Reemplazando en la ecuación de Nesnrt:  Kia M  a H  Ev  E   0.0591log  a  

en la última ecuación, si introducimos -0.0591log a en Ev° (por ser un término constante), tenemos Ev  E  0.0951loga H  Kia M 

En la expresión anterior, cuando aH>>Ki aM, entonces: Ev  E  0.0591pH

Cuando el electrodo se encuentra en una solución, en la región alcalina, de manera que aH