Electro Obtención y Curvas de Polarización

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE[pic 1][pic 2]

FACULTAD DE INGENIERIA

Departamento de Ingeniería Metalurgia

Experiencias:

Electro Obtención y Curvas de Polarización

Estudiantes:        Javier Bustamante J.

Matías Espoz T.

María Eugenia Jorquera B.

Felipe Román C.

Profesor: Gerardo Cifuentes.

Ayudante: Marcelo Bravo V.

Fecha experiencia: Diciembre 2015

Resumen

El presente informe tiene como objetivo interiorizarnos en el proceso de electro-obtención, además de conocer cómo se confeccionan las curvas de polarización.

Para realizar el montaje de electro-obtención, se utilizó un ánodo de plomo y un cátodo de aluminio, de un área de 1.5 cm2 por cada cara, como electrolito se tenía sulfato de zinc, con 170 gpl de zinc, finalmente mediante la imposición de una densidad de corriente de 300 A/m2 se obtuvo la depositación de zinc en el cátodo.

Para el estudio de curvas de polarización se utilizaron  tres electrodos conectados a un potenciómetro, el de trabajo de cobre y el auxiliar de titanio, además un electro de referencia de cobre/sulfato de cobre, luego haciendo un barrido catódico y anódico nos arrojó una curva de polarización del electrodo de trabajo, además se le aplicó una aproximación de Tafel a la zona de transferencia de carga de la curva, obteniéndose parámetros cinéticos.

Como conclusión a las experiencias realizadas, se pudo profundizar acerca de los procesos forzados (electro-obtención), conjuntamente del estudio de las curvas de polarización, lo cual nos enriquece  de  conocimientos tanto prácticos como teóricos  para futuro.

Contenido

Introducción        

Objetivos        

Desarrollo Experimental        

Resultados        

Análisis y Discusiones        

Javier Bustamante J.        

Matías Espoz T.        

María Eugenia Jorquera B.        

Felipe Román C.        

Conclusiones        

Javier Bustamante J.        

Matías Espoz T.        

María Eugenia Jorquera B.        

Felipe Román C.        

Referencias        

Introducción

El uso de metales durante la historia ha sido primordial para el desarrollo de las civilizaciones, es así como el conocimiento de nuevas tecnologías para la obtención de ellos se hace fundamental. Basándonos en esto, la Metalurgia Extractiva tiene como objetivo tanto los procesos de recuperación de metales a partir de soluciones acuosas (Electro-obtención) como aquellos de refinación de metales (Electro-refinación) formando parte del amplio campo de aplicación de la Electrometalurgia a procesos industriales.

La electro-obtención se define como un proceso electroquímico forzado, que son aquellos que requieren de la aplicación externa de energía eléctrica para que se produzcan transformaciones químicas internas. (1)

La electro-obtención, tiene por objeto realizar una precipitación por reducción electrolítica selectiva, o colectiva, por medio de electrolisis de algún(nos) elemento(s) desde una solución.

La electro-obtención se aplicó en primer lugar al cobre y luego de manera más complicada al zinc. En  la actualidad la electro-obtención se aplica al antimonio, cobalto, cromo, hierro, galio, manganeso y  plata, existiendo industrias para cada uno de ellos. (2) 

Esto tiene una gran importancia económica, al permitir el beneficio de recursos lixiviables, tanto en cobre, como en zinc, plata, etc, cuyo tratamiento por otras vías resultaría económicamente inviable.

Conjuntamente toma importancia hablar sobre la polarización la cual puede producirse espontáneamente porque la reacción este termodinámicamente favorecida, o bien puede provocarse mediante la aplicación de una corriente externa. En este caso se conoce como curva de polarización al registro de la variación de intensidad o del potencial cuando se aplica, respectivamente, un potencial o intensidad creciente al electrodo. (3)

Además es fundamental conocer las curvas de polarización para poder predecir la velocidad de las reacciones redox (sistema de óxido-reducción electroquímico), esto significa, graficar la relación existente entre los sobrepontenciales aplicados y las corrientes inducidas al sistema. Esto mediante un equipo y software asociado para controlar el proceso, un Potencioestato, el cual consta de 3 electrodos, uno de trabajo que es el que se desea estudiar, un electrodo de referencia, que mantiene un nivel constante de potencial mediante el ajuste de la corriente en un electrodo auxiliar.

Objetivos

• Aprender cómo funciona una celda electroquímica en un proceso forzado, así como la electro-obtención de un metal.
• Ilustrarse en el proceso de construcción de las curvas de polarización.

Desarrollo Experimental

Electro-obtención

En el desarrollo de esta experiencia se realizaron los siguientes pasos:

• Preparar una lámina de acero inoxidable, que cumple la función de cátodo.
• Preparar dos láminas de plomo (ánodo).
• Conectar el cátodo y los ánodos a una fuente de poder haciendo circular corriente continua a través de estos.

Requerimientos y Equipos

• Celda
• Cables eléctricos
• Electrolito
• Trozo de acero inoxidable

Curva de Polarización

En el desarrollo de esta experiencia se realizaron los siguientes pasos:

• Llenar un vaso con solución de avance.
• Lijar un electrodo de cobre aislando un área de 1 cm2, limpiar la superficie.
• Introducir el electrodo de cobre y uno auxiliar de titanio en la solución y determinar las áreas anódicas y catódicas a superficie lijada de cobre en cada solución para formar el electrodo a estudiar.
• Introducir el electrodo de referencia de cobre/ sulfato de cobre en la solución lo más cerca posible del electrodo de cobre, pero sin que se toquen.
• Medir el potencial de reposo del sistema.
• Realizar el barrido catódico y anódico para ambas soluciones.
• Limpiar todos los instrumentos utilizados

Requerimientos y Equipos

• Potencioestato
• Computador
• Cable eléctricos
• Solución de avance

Resultados

[pic 3]

Figura Nº 1 “Curva de polarización”

[pic 4]

Figura Nº 2 “aproximación de Tafel”

Análisis y Discusiones

Javier Bustamante J.

Matías Espoz T.

EW de zinc

Se logro depositar Zinc en un cátodo de aluminio 1,5x1,5x2,0 cm. Se uso un electrolito con una concentración de 170 gpl de Zn. La densidad de corriente con la cual se trabajo fue de  300 A/m2.

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