Practica 7 Química

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniera Mecánica y Eléctrica

Laboratorio de Química Básica

Practica 7: Recubrimiento electrolítico

OBJETIVOS

Que el alumno compruebe de manera experimental las leyes de Faraday y las celdas electrolíticas.

Conozca los procesos de recubrimiento electrolítico: cobrizado y niquelado.

Aplique las leyes de Faraday para calcular la masa de depósito electrolítico en los procesos indicados.

Identifique todos los elementos que conforman una celda electrolítica.

GENERALIDADES

Una reacción de óxido-reducción se caracteriza porque hay una transferencia de electrones, en donde una sustancia gana electrones y otra sustancia pierde electrones:

• La sustancia que gana electrones disminuye su número de oxidación. Este proceso se llama reducción.

• La sustancia que pierde electrones aumenta su número de oxidación.este proceso se llama Oxidación.

CELDAS ELECTROQUÍMICAS O GALVÁNICAS CELDAS ELECTROLÍTICAS

La energía liberada por una reacción espontanea se convierte en energía eléctrica La energía eléctrica se usa para provocar una reacción química espontanea.

Ejemplo: pilas Ejemplo: electrolisis, recarga de batería y galvanización

Electroquímica es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química.1En otras palabras, las reacciones químicas que se dan en la interface de un conductor eléctrico (llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor) y un conductor iónico (el electrolito) pudiendo ser una disolución y en algunos casos especiales, un sólido.

Si una reacción química es conducida mediante una diferencia de potencial aplicada externamente, se hace referencia a una electrólisis. En cambio, si la caída de potencial eléctrico es creada como consecuencia de la reacción química, se conoce como un "acumulador de energía eléctrica", también llamado batería o celda galvánica.

Las leyes de Faraday de la electrólisis expresan relaciones cuantitativas basadas en las investigaciones electroquímicas publicadas por Michael Faraday en 1834.

1 a ley de Faraday de la electrólisis - La masa de una sustancia alterada en un electrodo durante la electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad transferida a este electrodo. La cantidad de electricidad se refiere a la cantidad de carga eléctrica, que en general se mide en culombios.

2 a ley de Faraday de la electrólisis - Para una determinada cantidad de electricidad (carga eléctrica), la masa de un material elemental alterado en un electrodo, es directamente proporcional al peso equivalente del elemento. El peso equivalente de una sustancia es su masa molar dividido por un entero que depende de la reacción que tiene lugar en el material.

Forma matemática

La ley de Faraday en la forma moderna:

Donde:

m es la masa de la sustancia producida en el electrodo (en gramos),

Q es la carga eléctrica total que pasó por la solución (en culombios),

q es la carga del electrón = 1.602 x 10-19 culombios por electrón,

n es el número de valencia de la sustancia como ion en la solución (electrones por ion),

F = qNA = 96485 C•mol-1 es la Constante de Faraday,

M es la masa molar de la sustancia (en gramos por mol), y

NA es el Número de Avogadro = 6.022 x 1023 iones por mol.

I es la corriente eléctrica (en Amperios)

t es el tiempo transcurrido (en segundos)

La electrolisis es un proceso que tiene lugar cuando se aplica una diferencia de potencial entre dos electrodos y se realiza una reacción redox. La diferencia de potencial aplicada a los electrodos depende del electrolito y del material que constituye los electrodos.

Las pilas que producen corriente eléctrica se denominan pilas voltaicas mientras que las pilas que consumen corriente eléctrica se denominan pilas electrolíticas.

En algunas electrólisis, si el valor de la diferencia de potencial aplicada es tan sólo ligeramente mayor que el calculado teóricamente, la reacción es lenta o no se produce, por lo que resulta necesario aumentar el potencial aplicado.

Este fenómeno se da cuando en alguno de los electrodos se produce algún desprendimiento de gas.

El potencial añadido en exceso se denomina potencial de sobretensión.

La cantidad de producto que se forma durante una electrólisis depende de:

La cantidad de electricidad que circula a través de la pila electrolítica.

De la masa equivalente de la sustancia que forma el electrolito.

La cantidad de electricidad que circula por una celda electrolítica puede determinarse hallando el producto de la intensidad de la corriente, expresada en amperios por el tiempo transcurrido, expresado en segundos. Es decir, Q (culombios) = I*t.

MATERIAL Y EQUIPO (POR MESA)

• 2 Metales: llaves, monedas, etc. (el alumno deberá traerlo).

• 1 Puente de poder de 1.5 a 3 amperes.

• 1 Trozo de lija fina

• 2 Vasos de precipitado de 400 ml.

• 1 Barra de níquel.

• 1 Barra de cobre.

• 1 Barra de fierro

SUSTANCIAS:

• Solución de sulfato de cobre

• Solución de sulfato de níquel

PREPARACION DE REACTIVOS

Solución de sulfato de níquel:

Pesar 63.3 g de sulfato de níquel y 42.2 g de sulfato de sodio, disolverlo en agua y completar el volumen hasta un litro.

Solución de sulfato de cobre:

Pesar 200 g de sulfato de cobre, disolver en un poco de agua, añadir 40 ml de acido sulfúrico (lentamente y resbalándolo por las paredes) y completar el volumen con un litro de agua destilada.

MÉTODO DE OPERACIÓN

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