Celda galvánica (voltaica)

La celda galvánica (voltaica) es un laboratorio de electroquímica interactivo en 3D donde los estudiantes ensamblan semiceldas redox espontáneas y miden el voltaje de la celda. Dos vasos de precipitados de vidrio contienen electrodos metálicos sumergidos en sus soluciones de iones acuosos, unidos por un tubo en U de puente salino de KNO3 brillante y un circuito de cable externo con un voltímetro digital. Los estudiantes pueden seleccionar o hacer clic en los electrodos para alternar entre magnesio, zinc, hierro, cobre y plata, ajustar la molaridad del electrolito o arrastrar un electrodo fuera de la solución para abrir el circuito. Las animaciones en vivo muestran electrones brillantes que fluyen del ánodo al cátodo mientras los cationes K+ y los aniones NO3- migran a través del puente salino para mantener la neutralidad eléctrica.

• Comienza con la celda Daniell clásica (Izquierda = Zn, Derecha = Cu a 1.0 M) y verifica que el voltímetro marque +1.10 V con electrones fluyendo de Zn a Cu.
• Cambia el electrodo izquierdo a magnesio (Mg) y el electrodo derecho a plata (Ag) para lograr el potencial de celda estándar máximo de +3.17 V.
• Selecciona el mismo metal (como Cu y Cu) para ambas semiceldas y confirma que el potencial de celda cae a 0.00 V sin flujo neto de electrones.
• Arrastra cualquier placa de electrodo metálico hacia arriba fuera de la solución de electrolito y observa cómo el voltímetro cae inmediatamente a 0.00 V (circuito abierto).
• Observa cómo los iones morados K+ y verdes NO3- dentro del puente salino cambian de dirección cuando colocas Cu a la izquierda y Zn a la derecha.

1. 1Calcula el potencial de celda estándar E°celda = E°(cátodo) - E°(ánodo) a partir de los potenciales de reducción estándar.
2. 2Identifica el ánodo como el sitio de oxidación (E° más negativo) y el cátodo como el sitio de reducción (E° más positivo).
3. 3Explica por qué los electrones viajan a través del cable externo del ánodo al cátodo mientras que los cationes del puente salino migran hacia el vaso de precipitados del cátodo.
4. 4Describe qué sucede con el voltaje de la celda cuando ambos electrodos son idénticos o cuando un electrodo pierde contacto con el electrolito.

Preguntas frecuentes de los docentes