POTENCIALES TERMODINÁMICOS

PRÁCTICA 1. POTENCIALES TERMODINÁMICOS

RESULTADOS

La siguiente tabla muestra los resultados obtenidos experimentalmente para las mediciones del multímetro.

Tabla 1. Determinación de la energía de Gibbs.

T(°C) T(K) E°(V) Welec(J/mol) ΔG (J/mol)

10.1 283.25 1.5725 -303492.2 -303492.5

14.6 287.75 1.5717 -303335.5 -303338.1

18.4 291.55 1.5709 -303183.7 -303183.7

23.7 296.85 1.5701 -303029.3 -303029.3

30.6 303.75 1.5691 -302836.3 -302836.3

Con los datos de la tabla 1 realizamos el gráfico del cambio en la energía de Gibbs en función de la temperatura.

Gráfica 1. Determinación de potenciales termodinámicos en función de la temperatura.

Tabla 2. Comparación de datos experimentales contra teóricos

Propiedad Datos Experimentales Datos Teóricos % Error

∆H_r^o (kJ/mol) -312.56 -319.41 2.14%

∆G_r^o (kJ/mol) 302.99 -307.10 1.34%

T∆S_r^o (J/mol) 9567.63 10184.80 6.06%

Cálculos

W_elec=-nFE

W_elec=-(2)(96500 C/mol)(1.5725 J/C)=-303492.2 J/mol

∆G=W_elec

∆G=-303492.2 J/mol

∆S=-32.09 J/(mol∙K) ∆H=-312567 J/mol=-312.56 KJ/mol

Con los datos de la regresión lineal y los valores obtenidos podemos calcular el valor de ∆G° a 298.15 K.

∆G°=32.09(298.15)-312567

∆G°=-302999.36 J/mol=-302.99 KJ/mol

Análisis de Resultados

Para realizar los cálculos consideramos la relación existente entre los potenciales mediante la ecuación:

dG=dH-TdS

De la cual por integración obtenemos:

(1) ∆G=∆H-T∆S

Con esta relación graficamos ∆G en función de la temperatura y por lo tanto ∆H es la ordenada al origen y -∆S es la pendiente de la función. Por análisis dimensional podemos observar las respectivas unidades de las funciones de estado:

Por tratarse de unidades de energía, J, definidas para un mol de sustancia tenemos:

J/mol=J/mol+J/mol

Y por tanto:

J/mol=J/mol+J/molK(K)

∆G=[J/mol] ∆H=[J/mol] ∆S=[J/(mol ∙K)]

Los resultados que obtuvimos son

∆S=-32.09 J/(mol∙K) ∆H=-312567 J/mol=-312.56 KJ/mol

Como realizamos el experimento a presión constante pudimos utilizar la ecuación (1) para determinar el valor de la entalpía. Como podemos observar el valor del cambio en la entalpía es negativo, lo cual nos indica que se trata de una reacción exotérmica.

Ahora calculamos el valor teórico con los datos reportados en la literatura, para la reacción llevada a cabo.

Zn (s)+〖Ag〗_2 O (s)→2Ag(s)+ZnO (s)

∆H°=[2∆〖H°〗_(f,Ag)+∆〖H°〗_(f,ZnO) ]-[∆〖H°〗_(f,Zn)+∆〖H°〗_(f,Ag_2 O)]

∆H°=[2(0)+(-350.46)]-[0+(-31.05)] J/mol=-319.41 kJ/mol

%E=|319.41-312.56|/319.41 x100=2.14%

Como también trabajamos a temperatura constante podemos utilizar la ecuación para determinar el valor de la entropía. El valor que obtuvimos del cambio en la entropía es negativo, lo que nos dice que el sistema tiende a un menor estado de desorden, es decir, hay una disminución del número de micro estados.

Calculamos el valor teórico:

∆S°=[〖2S°〗_(f,Ag)+〖S°〗_(f,ZnO) ]-[〖S°〗_(f,Zn)+〖S°〗_(f,Ag_2 O)]

∆S°=[2(42.55)+43.64]-[41.6+121.3] J/mol=-34.16 J/mol

%E=|34.16-32.09|/34.16 x100=6.06%

Por último calculamos el valor teórico de ∆G°:

∆G°=[2∆〖G°〗_(f,Ag)+∆〖G°〗_(f,ZnO)

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