ELECTRODEPOSICION DE ZINC EN BAÑO ALCALINO

ELECTRODEPOSICION DE ZINC EN BAÑO ALCALINO

OBJETIVOS:

Realizar la electrodeposición de Zinc, en baño alcalino, sobre una probeta de bronce, variando la intensidad y el tiempo.

Determinar el rendimiento o eficiencia catódica, tomando como referencia la 1era ley de Faraday.

Analizar, discutir y explicar los resultados obtenidos.

MARCO TEORICO:

ELECTRODEPOSICION DE ZINC ALCALINO

Baño de zinc alcalino

Los baños de zinc alcalino están compuestos de:

Cianuro de Sodio (NaCN)…………………………..9.0g/lt

Cianuro de zinc (〖Zn(CN)〗_2……………..………..37.5g/lt

Hidroxido de Sodio (NaOH)……………………..90.0g/lt

Esta composición constituye un baño simple de zinc para depósitos opacos, para obtener un deposito de zinc brillante se agrega un abrillantador. Los tipos de baños son: el baño simple para depósitos opacos; baños que contienen pequeñas cantidades como el cobalto, niquel, molibdeno y que producen depósitos relativamente blancos; baños con aditivos organicos que producen depósitos brillantes.

CARACTERISTICAS

En los baños cianurados se obtienen depósitos de granos finos.

Sin importar el pH, el zinc es siempre mas negativo que el hidrogeno.

En baños cianurados, el potencial reversible para la reacción es:

〖[〖Zn(CN)〗_4]〗^(2-)+〖2e〗^-→Zn+4〖CN〗^- -1.26V

Consecuentemente el hidrogeno compite con zinc por reducirse, disminuyendo la eficiencia.

Solucion electrolítica

Cuando se agrega cianuro de sodio, el cianuro de zinc se disuelve para producir una sal compleja, cianuro de zinc-sodio, como sigue:

〖Zn(CN)〗_2+4NaCN→〖Na〗_2 Zn(CN)_4

Por otro lado cuando usa hidróxido de sodio, con el cianuro de zinc produce un zincato y cianuro de sodio:

〖Zn(CN)〗_2+4NaOH→〖Na〗_2 〖Zn(OH)〗_4+2NaCN

Existiendo un equilibrio en la solución de acuerdo a:

〖Na〗_2 〖Zn(OH)〗_4+4NaOH→〖Na〗_2 Zn〖(OH)〗_4+4NaCN

O

〖Zn(CN)〗_4^(2-)+〖4OH〗^-→〖Zn(OH)〗_4^(2-)+〖4CN〗^-

Mecanismo de deposición

Recientes estudios muestran una deposición de tres reacciones tipo EQE, como sigue:

〖Zn(OH)〗_2+e^-→〖〖[Zn(OH)〗_2]〗^-

〖〖[Zn(OH)〗_2]〗^-↔ZnOH+〖OH〗^-

Zn(OH)+e^-→Zn+〖OH〗^-

En esta última línea de las reacciones a baja densidad de corriente (o sobretensión)

la reacción química es la etapa determinante de la velocidad,

mientras que a alta densidad de corriente (o sobrepotencial), la última

reacción electroquímica es la determinación de tarifa.

IMPORTANCIA Y USOS

La electrodeposición de zinc alcalino, comúnmente llamado zincado, es un método de recubrimiento artificial para mejorar la resistencia a la corrosión del acero (y de las aleaciones del hierro).

La extensa protección contra la corrosión del deposito de zinc y las propiedades de sacrificio de este metal son extremadamente importante si hay defectos o imperfecciones en la capa de pintura. Los baños de cianuro de zinc se usan debido a su alto poder de penetración y su capacidad para producir un atractivo brillante, el objetivo principal de los recubrimientos de zinc es la protección del acero. El zincado brillante requiere que el baño este libre de impurezas de metales pesados. Potenciales de reducción de zinc y hierro:

〖Zn〗^(+2)+2e^-→Zn -0.76V

〖Fe〗^(+2)+2e^-→Fe -0.44V

SOBRETENSION O SOBREPOTENCIAL

Es el potencial que se debe de aplicar a una celda electrolítica, además del potencial teórico, para que se libere una determinada sustancia en un electrodo. Su valor depende del material, de la densidad de corriente, estado de la superficie, concentración de la disolución, presión y temperatura. Es un efecto cinético que se produce porque el proceso de transferencia de electrones en los electrodos posee una cierta energía de activación. Resulta especialmente importante en la liberación de gases como el H2 y O2.

Otro concepto equivalente lo menciona como el desplazamiento del potencial de un electrodo de su valor de equilibrio al paso de un corriente atraves del mismo.la sobretensión es una medida de la polarización del electrodo a consecuencia del proceso que tiene lugar en el durante el paso de la corriente

Por ejemplo, en la electrolisis de una disolución de iones Zn , en el cátodo debería de liberarse hidrogeno (E° =0.00) con mayor facilidad que el zinc (E° =-0.76). Sin embargo, la elevada sobretensión del hidrogeno sobre el Zinc (cerca de 1V en las condiciones apropiadas) hace que en el cátodo se obtenga un deposito de Zinc

La explicación del fenómeno se puede observar claramente en la siguiente figura

DIFERENTES TIPOS DE SOBREPOTENCIAL

En las electródicas, la velocidad del proceso total está determinada por la del paso más lento.

En el caso en que el paso más lento sea el de transferencia, el comportamiento cinético de la reacción electródica se refiere diciendo que ésta presenta sobrepotencial de transferencia.

Si el paso más lento, y que determina la velocidad del proceso total es el de difusión,, el comportamiento cinético correspondiente se refiere como de existencia de sobrepotencial de difusión.

En el caso en que el paso que determine la velocidad del proceso total sea otro, se tienen otros comportamientos cinéticos para la reacción electródica conocidos como sobrepotencial de reacción, de cristalización, etc., en dependencia de que el paso más lento sea una reacción química, un proceso de cristalización, etc.

Variando las condiciones experimentales en que ocurra la reacción, puede variarse la naturaleza del paso determinante de la velocidad total y, por tanto, el tipo de comportamiento cinético del sistema, esto es, el tipo de sobrepotencial presente.

Los tipos de sobrepotenciales mas conocidos son:

Sobrepotencial de activacion:

Es la sobretensión que se origina a través de la doble capa en una interfase electrodo – disolución y que en consecuencia, afecta directamente al proceso electrodico alterando su energía de activación.

Sobrepotencial de concentración

Esto se debe a que los iones que son oxidados y reducidos en la inmediata vecindad de la superficie del electrodo va haciéndose menor que en el seno de la disolución, lo que obliga a aplicar para la electrolisis un voltaje mayor que el que sería necesario.

Sobrepotencial por resistencia

Se producen

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