Celdas Electrolticas

CELDAS ELECTROLÍTICAS

I. OBJETIVO(S)

 Construir celdas electrolíticas con los materiales e instrumentos de laboratorio y las soluciones acuosas disponibles.

 Explicar la producción de las reacciones químicas no espontaneas al aplicar corriente eléctrica continuas a soluciones de electrolíticos.

 Comprender el fundamento del proceso electrolítico y su aplicación en la obtención de los metales de alta pureza y otras sustancias químicas.

II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

Una celda electrolítica consta de un líquido conductor llamado electrolítico además de dos electrodos de composición similar. La celda electrolítica varia según la naturaleza de los electrolitos y la temperatura del proceso, para su construcción el material utilizado debe resistir al taque de las soluciones acidas y alcalinas, generalmente es de acero revestido de policloruro de vinilo plástico de características especiales. La celda como tal no sirve como fuente de energía eléctrica, pero puede conducir corriente desde una fuente externa denominada acción electrolítica. Se usa en electro deposición, electro formación, producción de gases y realización de muchos procedimientos industriales, un ejemplo es la refinación de metales. Si debido al flujo de la corriente los electrodos se tornan desiguales, es posible que ocurra una acción voltaica.

Existen teorías que permiten explicar el comportamiento de las soluciones electrolíticas. Una de estas teorías es la de la Ionización de Arrhenius. Quien propuso en 1887 la Teoría de la disociación electrolítica, la cual está basada en la idea de que los electrolitos se disocian en iones al ponerse en contacto con el agua.

Postulados de la Teoría de Arrhenius:

Los electrolitos al disolverse en el agua se disocian parcialmente en iones, los cuales son átomos o radicales con carga eléctrica.

El número de cargas eléctricas transportadas por cada ión es igual a su valencia y el número total de cargas de los cationes es igual al total de cargas de los iones, de allí que las soluciones electrolíticas sean eléctricamente neutras.

La ionización es un proceso reversible y se establece un equilibrio, propio de cada electrolito, entre las moléculas no disociadas y los iones.

La electrolisis como proceso de Óxido – Reducción: Se tiene un recipiente o cuba electrolítica compuesta por dos electrodos inertes conectados a una fuente de corriente. Al colocar una solución electrolítica en el recipiente y hacer pasar una corriente eléctrica, los iones positivos de la solución se mueven hacia el cátodo (cationes) y los iones negativos hacia el ánodo (aniones).La reducción ocurre en el cátodo y la oxidación en el ánodo.

Leyes de Faraday de la Electrólisis: Michael Faraday, formuló las leyes de la electrólisis en 1833:

Primera Ley de Faraday:

“La masa de un producto obtenido o de reactivo consumido durante la reacción en un electrodo, es proporcional a la cantidad de carga (corriente por tiempo) que ha pasado a través del circuito”.

Esta primera ley, permite calcular, la cantidad de electricidad (en coulambios o faraday) para depositar un equivalente gramo de una sustancia.

La unidad eléctrica que se emplea en física es el coulomb (C). Un coulomb se define como la cantidad de carga que atraviesa un punto determinado cuando se hace pasar un ampere (A) de corriente durante un segundo.

Segunda Ley de Faraday:

“Las masas de diferentes sustancias producidas por el paso de la misma cantidad de electricidad, son directamente proporcionales a sus equivalentes gramos”.

Esta ley permite calcular la masa de diferentes sustancias depositadas por la misma cantidad de electricidad. La cantidad de elemento depositado por un Faraday (96.500 c) se conoce como equivalente electroquímico.

Las dos leyes de Faraday se cumplen para los electrolitos tanto fundidos como en solución. Su validez no se altera por variaciones de temperatura, presión, naturaleza del solvente y del voltaje aplicado

III. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS

 01 balanza de precisión 0,01

 10 cables de conexión eléctrica

 01 fiolas de 100 mL

 01 fiola de 250mL

 04 probetas de 100ml

 05 probetas de 50 ml

 06 vasos precipitados de 250 ml

 05 voltímetro polytest

 01 espátula

 04 electrodos de Cu

 04 varillas de vidrio

 08 nueces

 08 pinzas para refrigerante

 05 fuente de corriente continua(batería)

Reactivos químicos: H2SO4 CONCENTRADO

Sustancia sólidas: CuSO4.5H2O y NaCl

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

ELECTRÓLISIS DEL AGUA EN MEDIO ÁCIDO

• En un vaso de precipitado de 250 ml colóquese 200 ml de agua destilada y adicionar 5 mL de ácido sulfúrico concentrado y agítese la solución ácida.

• Llenar la solución ácida a dos probetas de 50 ml.

• Volver a preparar 100 ml de solución ácida: Adicionar 2,5 ml de ácido concentrado a 100 mL de agua destilada y adicionar al vaso de 250 ml lo necesario para la electrolisis.

• Tapar cada probeta con un pedazo de papel e introdúzcalo en la solución ácida contenida en el vaso precipitado, de tal manera que permanezca con la boca hacia abajo sostenidas con las respectivas pinzas, pero siempre llena con la solución acuosa y con ausencia de aire.

• Introducirlos electrodos de grafito provistos de con los cables de conexión

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