Práctica para hacer en el laboratorio una pila Daniell

3)       Propuesta de experiencias

A)  PILA DANIELL

Está formada por un electrodo de Zn introducido en una disolución acuosa 1 M de ZnSO₄, separado por un tabique poroso o por un puente salino de otro electrodo de Cu introducido en una disolución acuosa 1 M de CuSO₄.

Ø Material y reactivos

Dos vasos de precipitados        Voltímetro o polímetro

Probeta de 100 mL                    Disolución de ZnSO₄  1 M

Papel de filtro                             Disolución de CuSO₄  1 M

Hilos conductores                      Lámina de cobre

Tubo en U                                    Disolución de NH₄Cl  0,1 M

Pinzas de cocodrilo                    Lámina de cinc

Ø Procedimiento

Deberíamos tener preparadas sendas disoluciones 1 M de CuSO₄ y 1 M de ZnSO₄, en caso contrario es necesario prepararlas siguiendo el procedimiento descrito en las primeras experiencias.

Tomamos dos vasos de precipitados de 250 mL, a continuación con la ayuda de una probeta de 100 mL, medimos 100 mL de cada disolución y las colocamos en los vasos de precipitados. Seguidamente introducimos la lámina de Zn en la disolución de ZnSO₄ y la lámina de Cu en la disolución de CuSO₄.

Para permitir la circulación de iones entre los dos recipientes utilizaremos un puente salino, que puede ser un tubo en U (sus extremos deberán estar tapados con algodones) que contendrá una disolución de un electrolito inerte respecto del proceso redox (disolución de NH₄Cl, KCl,…), esto impide que se mezclen las dos disoluciones y permite la circulación de iones.

Más sencillo sería una tira de papel de filtro empapada en el electrolito inerte y que se introduce por cada extremo en cada una de las disoluciones.

Así mismo para que puedan circular los electrones por el circuito externo deberá de cerrarse uniendo los dos electrodos con un conductor mediante sendas pinzas de cocodrilo. Entre los dos electrodos podemos intercalar un voltímetro o polímetro, que nos indicará aproximadamente 1,1 V, que es la f.e.m. de la pila Daniell.

En el terminal negativo, en este caso el electrodo de Zn los electrones fluyen cara al circuito externo:

En el terminal positivo, en este caso el electrodo de Cu el ion Cu²⁺ capta dos electrones para depositarse como Cu metálico:

Por lo expresado anteriormente, el Zn actúa como agente reductor por lo que se oxida a iones Zn²⁺, y los iones Cu²⁺ actúan como agente oxidante puesto que se reducen a Cu.

La notación de la pila la expresaremos colocando el ánodo a la izquierda, y el cátodo a la derecha:

El electrodo dónde tiene lugar la oxidación actúa como negativo y se denomina ánodo. Siempre será el de menor potencial, o el más negativo o el menos positivo y tenderá a ceder los electrones.

El electrodo dónde tiene lugar la reducción actúa como positivo y se denomina cátodo. Será siempre el de mayor potencial o más positivo y tenderá a captar electrones.

La f.e.m. de la pila será de 1,1 V teniendo en cuenta que los potenciales normales de  reducción  de   los   electrodos   son:      y  .

Ánodo (oxidación):              

Cátodo (reducción):            

                Reacción global:             

En el funcionamiento de la pila de Daniell, con el paso del tiempo, el electrodo de Zn se disuelve por lo que perdería masa, mientras que el electrodo de Cu aumentaría su masa, también debemos observar que la disolución anódica se va saturando de iones Zn²⁺, y la catódica se diluye en iones Cu²⁺, y la pila termina agotándose.