Electrolisis: Electrolisis, parte de la química que trata de la relación entre las corrientes eléctricas y las reacciones químicas, y de la conversión de la energía química en eléctrica y viceversa. En un sentido más amplio, la electrolisis es el estudio de las reacciones químicas que producen efectos eléctricos y de los fenómenos químicos químicos causados por la acción de las corrientes o voltajes. La mayoría de los compuestos inorgánicos y algunos de los orgánicos se ionizan al fundirse o cuando se disuelven en agua u otros líquidos; es decir, sus moléculas se disocian en componentes cargados positiva y negativamente negativamente que tienen la propiedad de conducir la corriente eléctrica. Si se coloca un par de electrodos en una disolución de un electrolito (o compuesto ionizable) y se conecta una fuente de corriente continua entre ellos, los iones positivos de la disolución se mueven hacia el electrodo negativo y los iones negativos hacia el positivo. Al llegar a los electrodos, los iones pueden ganar o perder electrones y transformarse en átomos neutros o moléculas; la naturaleza de las reacciones del electrodo depende de la diferencia de potencial o voltaje aplicado. La acción de una corriente sobre un electrolito puede entenderse con un ejemplo sencillo. Si el sulfato de c obre se disuelve en agua, se disocia en iones cobre positivos e iones sulfato negativos. Al aplicar una diferencia de potencial a los electrodos, los iones cobre se mueven hacia el electrodo negativo, se descargan, y se depositan en el electrodo como elemento cobre. Los iones sulfato, al descargarse en el electrodo positivo, son inestables y combinan con el agua de la disolución formando ácido sulfúrico y oxígeno. Esta descomposición producida por una corriente eléctrica se llama electrólisis. En todos los casos, la cantidad de material que se deposita en cada electrodo al pasar la corriente por un electrolito sigue la ley descubierta por el químico físico británico Michael Faraday.
Leyes de Faraday:
Entre 1800-1830 Michael Faraday físico y químico ingles, realizó estudios cuantitativos cuantitativos referente a la relación entre la cantidad de electricidad que pasa por una solución y resultado de sus investigaciones investigaciones las enuncio entre los años 1833-1834 en las leyes que tienen su nombre. La primera ley de Faraday señala que la masa de una sustancia involucrada en la reacción de cualquier electrodo es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que pasa por una solución. La segunda Ley, señala que las masas de las diferentes sustancias producidas por el paso de la misma cantidad de electricidad son directamente proporcionales a sus equivalentes en gramos.
Electrólisis Si se coloca un par de electrodos en una cuba que contenga una disolución de un electrólito y se conecta una fuente de corriente continua y un galvanómetro entre ellos, se observará en el galvanómetro la circulación de la corriente eléctrica (fig. 2).
Figura 2
Corriente eléctrica y movimiento de iones Los iones positivos de la disolución se mueven hacia el electrodo negativo cátodo y los iones negativos hacia el positivo ánodo. Al llegar a los electrodos, los iones pueden ganar o perder electrones y transformarse en átomos neutros o moléculas. La acción de una corriente sobre un electrólito puede entenderse con un ejemplo sencillo de la figura 3.
ELECTRÓLISIS: 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: a. b.
La cantidad cantidad de electr electricid icidad ad que circula circula a través través de la pila pila electrol electrolític ítica. a. De la masa masa equival equivalent ente e de la sustanci sustancia a que forma forma el electr electrolit olito. o.
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. Tras efectuar múltiples determinaciones, Faraday enunció las dos leyes que rigen la electrólisis y que son: Primera Ley de Faraday: La masa depositada por electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que ha circulado. Segunda Ley de Faraday: Si varias celdas electrolíticas conectadas en serie y provistas de electrodos inertes son atravesadas por la misma cantidad de corriente eléctrica, las cantidades de sustancia depositadas en cada electrodo son proporcionales a los equivalentes-gramo de las sustancias depositadas.
Se denomina equivalente electroquímico de una sustancia a la masa en gramos de duicha sustancia depositada por el paso de un culombio. De acuerdo con esta definición podemos escribir:
m=P I t /(96500 n) Donde: m masa en gramos que se han depositado P peso atómico del elemento n número de electrones intercambiados I intensidad de la corriente en amperios t tiempo en segundos 6500 es el factor de equivalencia entre el Faraday y el Culombio. 1 F= 96500 C
Electrolisis del cloruro de sodio fundido Se considerará al cloruro de sodio fundido, un sistema qué sólo contiene dos tipos de iones y no otras partículas. Se utilizarán electrodos inertes que no reaccionan químicamente con los iones sodio y cloruro. Los iones de sodio (+) o cationes, son atraídos hacia el electrodo negativo (cátodo). El cátodo se hace negativo por la acción de un generador el cual, le bombea electrones.
Figura 3 Los electrones del cátodo están en un estado de elevada energía potencial. El ion sodio tiene carga positiva, esto significa que atrae electrones y que un electrón de un átomo de sodio tendría una menor energía potencial que un electrón del cátodo. Por lo tanto los electrones del cátodo se desplazan hacia el catión, por diferencia de energía potencial. En el cátodo los iones de sodio se convierten en átomos de sodio por adición de un electrón. Este es un cambio químico y puede representarse con la siguiente ecuación:
Na+ + e- Na ° Adviértase que este cambio químico representa una ganancia de electrones, por lo tanto el sodio se redujo y pasó a estado metálico. El cambio químicos que siempre ocurre en el cátodo es de reducción. Ahora se considerará lo que sucede en el ánodo. El ánodo es positivo ya que el generador bombea electrones fuera de él y además atrae iones cloruro (-) o aniones. En el ánodo los electrones poseen baja energía potencial. En cambio los electrones externos del ion cloruro se encuentran en un estado de potencial elevado. Cuando los iones c loruro llegan al ánodo le proporcionan electrones a este. Los electrones pasan de un estado de energía potencial elevada a uno de baja energía potencial. El cambio ocurrido en el ánodo puede representarse con otra ecuación:
2Cl-
Cl2 + 2e-
Los iones cloruro pierden electrones transformándose en átomos de c loro, los cuales a su vez forman moléculas de cloro gaseoso. La reacción anódica siempre es de oxidación. Aquí se han mostrado las reacciones de oxidación y reducción por separado pues ocurren en diferentes puntos, sin embargo estos procesos no ocurren independientemente. El generador no produce electrones, sólo los transporta de un lugar a otro, así los electrones que el generador suministra al cátodo, provienen del ánodo. El proceso de reducción no puede ocurrir sin que al mismo tiempo se realice el de oxidación. La función del generador es elevar la energía potencial de los electrones del cátodo. Estas reacciones de electrodo se llaman
semireacciones ,
y la reacción global de la electrólisis del cloruro de sodio es:
2Na+ + 2Cl-
2Na ° + Cl2
La naturaleza de las reacciones del electrodo depende de la diferencia de potencial o voltaje aplicado.
ELECTROREFINACIÓN: El cobre blister producido por los procesos ya mencionados es transformado en ánodos que posteriormente se refinan electroquímicamente para la producción de cátodos de alta pureza (99,99% Cu), adecuados para la utilización eléctrica y otros usos. La electrorefinación consiste en la disolución electroquímica de ánodos de cobre impuros y en la deposición de cobre puro en cátodos de cobre. El electrolito es una solución acuosa de ácido sulfúrico que contiene pequeñas cantidades de cloro. Muchas de las impurezas (metales como p lata, oro, bismuto, plomo, platino y estaño) de los ánodos son insolubles en el electrolito y pasan a formar lo que se denominan barros anódicos. El cátodo de cobre refinado electrobtenido o electrorefinado luego es transformado en productos semi-elaborados o finales de cobre, tales como alambrón, alambres, cables, tubos, laminados, etc. En la naturaleza se encuentra incorporado a numerosos minerales, lo que da origen a la siguiente clasificación:
o o o
Cobre nativo (en estado puro) Minerales oxidados Minerales sulfurados
Es uno de los metales de mayor uso, de apariencia metálica y color pardo rojizo. Ya era conocido en épocas prehistóricas, y las primeras herramientas y enseres fabricados probablemente eran de cobre. Aplicaciones
y
propiedades
El cobre ha sido utilizado para una gran variedad de aplicaciones a causa de sus ventajosas propiedades como son la conductividad del calor y electricidad, la resistencia a la corrosión, así como su maleabilidad y ductilidad, además de su belleza. Debido a su extraordinaria conductividad, sólo superada por la plata, el uso más extendido del cobre se da en la industria eléctrica. Cuando el cobre se recalienta a una temperatura de unos 600ºC se convierte en cobre recocido, aumentando su ductilidad y maleabilidad. Estado
natural
El cobre se encuentra por todo el mundo en la lava basáltica, localizándose el mayor depósito conocido en la cordillera de los Andes en Chile, bajo la forma de pórfido. Este país posee aproximadamente el 25% de las reservas mundiales conocidas de cobre y a comienzos de 1980 se convirtió en el primer país productor de este mineral. Los principales yacimientos se localizan en Chuquicamata (yacimiento a tajo abierto mas grande del mundo), Andina, El Salvador y El Teniente (mina subterránea mas grande del mundo).
Codelco ocupa una posición de liderazgo mundial en la producción y venta de cátodos de cobre refinado, que con 99,99 por ciento de pureza constituyen una materia prima fundamental para fabricantes de productos semi manufacturados. Los cátodos, con forma de planchas, son producidos como resultado de procesos de refinación electrolítica a partir de ánodos de cobre cuando la materia prima del metal son compuestos de minerales sulfurados. En el caso de los minerales oxidados, una forma tecnológicamente eficiente de tratar obtener los cátodos es a través de la lixiviación y su posterior electroobtención. Una de las razones por las cuales Codelco ha logrado posicionarse como protagonista en el mercado internacional de cátodos de cobre es la aplicación de procesos de producción basados en tecnologías de última generación que culminan con la aplicación de modernos procesos de electrorefinación y electroobtención.
Eselprocesoenelcualelcobreprovenientedelosconvertidoresdondeessometidoaunprocesodefusiónconversión,essometidoaunnuev oprocesoqueconsisteendisolverelectroquímicamentelosánodosdecobreenunacelda.
Mediantelaaplicacióndeunacorrientecontinuasedevuelveelcobrealánodoysedepositasobrelaláminainicial.Alcabode14diasquedur aelproceso,seobtienecomoproductouncátododecobreelectrorefinadoconunapurezadel99.57
ELECTROOBTENCION Eselprocesoenelcuallasolucióndecobredenominadaelectrolito,unavezpurificadayconcentradapreviamenteenelcircuitodeextracció nporsolventes,pasaaunaseriedeceldasdispuestasenformadecascada. Enestasceldasseleaplicaunacorrientecontinuaylasolucióndesulfatodecobresedescomponequedandoadheridoelcobresobreloscáto dosyelsulfoestransformadoenenácido.
EsteprocesoesusadoenmineralesoxidadosobteniéndosecátodosdeCua99
En el principio de la historia del cobre los seres humanos lo encontraron en estado natural, y lo adaptaron para diversos usos con simples técnicas de calentamiento y martilleo. Posteriormente, las primeras metalurgias permitieron trabajar vetas de alta pureza donde obtenían minerales como la malaquita (carbonato de cobre), que sometida a un proceso de fundición simple permitía obtener pepitas de cobre puro. Pero a medida que progresaba la civilización también comenzaron a agotarse los minerales con alta ley de cobre, y los procesos metalúrgicos desarrollados durante milenios para obtener el metal debieron ser reemplazados paulatinamente por nuevas ténicas para el manejo del material mineralizado. La alta demanda generada a partir de la Revolución Industrial fue un estímulo para la búsqueda de tecnologías que permitieran aprovechar los yacimientos porfíricos con baja ley en los cuales el metal está esparcido en grandes áreas y mezclado con gran cantidad de componentes y roca estéril, como los que se explotan en la actualidad. El cobre aparece vinculado en su mayor parte a minerales sulfurados, aunque también se lo encuentra asociado a minerales oxidados. Estos dos tipos de mineral requieren de procesos productivos diferentes, pero en ambos casos el punto de partida es el mismo: la extracción del material desde las minas a rajo abierto o subterráneas, lo que requiere la fragmentación y el transporte del material identificado por estudios geológicos realizados en la etapa previa de exploración. Codelco opera una de las mayores minas de cobre a rajo abierto del mundo, Chuquicamata, y también la más grande entre las minas subterráneas, El Teniente. El mineral extraído pasa en primer lugar por un proceso de molienda. En el caso de los minerales oxidados el proceso productivo implica someter el material a una solución de lixiviación, que producirá soluciones de sulfato de cobre, las cuales son sometidas a un proceso de extracción con solventes y posteriormente a un sistema de electroobtención cuyo resultado final son los cátodos de cobre con 99,99 por ciento de pureza. Los minerales sulfurados pasan primero por el chancado y la molienda, luego por mecanismos de clasificación hasta obtener el concentrado de cobre, que tiene 30 por ciento del metal. Su purificación posterior se realiza en hornos que permiten obtener blister o ánodos con 99 por ciento de pureza. Finalmente la electrorefinación permite transformar los ánodos en cátodos con 99,99 por ciento de pureza.
Electrorrefinación del cobre efinición: s la disolución electroquímica de los ánodos impuros de cobre, para permitir que el etal se deposite en forma selectiva y con máxima pureza sobre cátodos de cobre. a electrorrefinación tiene dos objetivos: ) Eliminar las impurezas que dañan las propiedades eléctricas y mecánicas del cobre. ) Separar las impurezas valiosas del cobre. Éstas pueden ser recuperadas después como ubproductos metálicos. rincipios de la Refinación Electrolítica del Cobre a aplicación de un potencial eléctrico entre un ánodo de cobre (electrodo positivo) y un átodo de cobre (electrodo negativo), sumergidos en una celda que contenga una solución e sulfato de cobre ácida, origina que tengan lugar las siguientes reacciones y procesos: ) El cobre del ánodo se disuelve electroquímicamente dentro de la solución con lo que se roducen cationes de cobre, más electrones.
) Los electrones producidos por la reacción, son conducidos hacia el cátodo a través del ircuito y suministro de energía externo. ) Los cationes Cu2+ en la solución, emigran por difusión y convección hacia el electrodo egativo (cátodo). ) Los electrones y los iones Cu2+ se recombinan en la superficie del cátodo para roducir el cobre metálico que se deposita sobre el cátodo. n síntesis, se produce la disolución electroquímica del cobre del ánodo; la emigración de lectrones e iones de cobre hacia el cátodo, y el depósito de cobre sobre la superficie del átodo. escripción general del proceso a electrorrefinación se lleva a cabo mediante el sistema múltiple (paralelo), en el que nodos y cátodos están intercalados en un acomodo eléctricamente en paralelo en el terior de la celda electrolítica. Con este sistema, todos los ánodos están a un solo otencial eléctrico y todos los cátodos están en otro potencial más bajo. Cada ánodo está olocado entre dos cátodos, de manera que se disuelven electroquímicamente a elocidad similar. Las celdas están conectadas en serie para formar secciones. Cada serie, de 26 a 42 celdas, constituye una parte independiente que puede ser aislada eléctrica y químicamente para las operaciones de colocación y retiro de electrodos, limpieza de residuos y mantenimiento. Las secciones están conectadas eléctricamente para que la tensión total sea del orden de 100 a 250 V dependiendo del equipo de rectificación CA/CD de la planta. Las celdas de refinación electrolítica están hechas de concreto reforzado (en forma de bloques o de monolito), revestidas con plomo antimonial (de 3 a 6 % de Sb) o láminas de PVC blando. En años recientes ha habido una tendencia hacia el uso de revestimientos y materiales de tubería orgánicos para toda la refinería, particularmente cloruro de polivinilo. Estos materiales son más ligeros que el plomo y su resistencia al deterioro e n un medio ácido es satisfactoria. roceso de lectrorrefinación en odelco Norte
Procedimientos para la Electrorefinación
La electrorrefinación comienza con el flujo de electrolito a través de la hilera o sección de celdas de la refinería recientemente limpiadas, seguida por la olocación en grupo de un conjunto completo de ánodos y cátodos en cada celda. n las refinerías modernas, los ánodos y los cátodos están cuidadosamente espaciados por medio de rúas de posición fija, lo que disminuye considerablemente las probabilidades de un corto circuito ccidental.
Cátodos de Cobre. Codelco Norte
División
na vez instalados los ánodos y cátodos, se conecta la energía eléctrica y el cobre se corroe gradualmente en los ánodos para depositarse obre los cátodos. Lo usual es que un ánodo permita producir dos cátodos, proceso que se extiende por 12 a 14 días . l final de un ciclo, cada ánodo ha sido disuelto electroquímicamente en casi el 85 %. Los restos de los ánodos sin disolver (desperdicio o hatarra) se retiran de las celdas y después de lavados, se funden y se vuelven a vaciar como ánodos nuevos. Se retira el electrolito de las eldas y los residuos del ánodo se canalizan hacia un sistema de donde se recolectan y desde donde son transportados a la planta de cuperación de metales preciosos. Entonces comienza de nuevo el ciclo de refinación. os cátodos finales pesan entre 100 y165 kg., lo q ue facilita su manejo posterior. ontrol de los Procedimientos de Refinación os factores técnicos más importantes en la electrorrefinación son: ) Pureza ) ) Consumo de energía por toneladas de cátodo.
del
cátodo. Producción.
as variables más importantes que determinan estos parámetros son: ) Calidad del ) Condiciones del ) Densidad de corriente del cátodo.
ánodo electrolito
(uniformidad (pureza,
en temperatura,
la
forma velocidad
l control del espaciamiento entre los electrodos y la prevención de cortos circuitos también son importantes.
de
y
peso). circulación).
|
aciones de la electroquímica. 7.5.1. Aplicaciones de la electrólisis. La electrolisis tiene bastantes aplicaciones en la industria química: a) Permite la obtención de metales como el aluminio y los alcalinos y alcalinoterreos, del hidrógeno y de no metales como el fluor y el cloro. b) La obtención de sustancias químicas como el hidróxido de sodio. c) La purificación de metales como el cobre. d) El recubrimiento de objetos metálicos con una fina capa de otro metal. Veamos algunas de estas aplicaciones. Electrólisis del cloruro de sodio disuelto en agua Como hemos visto en la meta 7.4.1, la electrólisis del cloruro de sodio fundido permite obtener cloro y, sobre todo sodio que por ser un metal muy reductor no se puede obtener por otros procedimientos. Si se somete a electrólisis el cloruro de sodio, no se obtiene sodio sino hidrógeno. Los iones presentes en la disolución resultan de las ionizaciones:
En En
el
ánodo Cl2 + 2e
el 2 H+ + 2e
cátodo H2
2 Cl-
Cl-
NaCl OH- + H+
H2O
se se
desprende desprende
Na+
+
cloro: hidrógeno:
Se desprende hidrógeno, porque el catión sodio tiene un potencial de reducción muy negativo (2,71 V) y, por tanto, tiene mucha menos tendencia que el H+ a tomar electrones. Para evitar que reaccionen entre sí, el cloro y el hidrógeno obtenidos se separan, dentro de la cuba electrolítica, mediante un tabique poroso de asbesto. Este proceso permite, ademas de producir cloro e hidrogéno, la obtención de hidróxido de sodio. Al ir desprendiendose cloro e hidrógeno, la disolución se empobrece en iones cloruro e hidrógeno. El agua está muy poco ionizada, pero al ir disminuyendo la concentración de H+ el equilibrio: H2O OH+ H+ evoluciona de izquierda a derecha generando iones hidróxido, que con el ion sodio forman el hidróxido de sodio. La electrólisis del cloruro de sodio disuelto en agua es un proceso industrial que permite la obtención de cloro, hidrógeno e hidróxido de sodio. Purificación del cobre El cobre se obtiene por reducción de la calcopirita. En este proceso se obtiene cobre, pero no tiene el grado de pureza necesario para utilizarlo como conductor, por tanto, se requiere de la electrólisis para purificarlo. La purificación se lleva a cabo en una cuba electrolítica que contiene una disolución de sulfato cúprico. Como ánodo se ponen gruesas láminas del cobre impuro. Los átomos de cobre se oxidan, se desprenden de la barra y pasan a la disolución:
Cu
Cu2+ + 2e
Como cátodo se pone una fina lámina de cobre puro. Los iones Cu2+ de la disolución toman electrones del cátodo y se depositan sobre él: Cu2+ + 2e Cu A medida que transcurre la electrólisis la barra de cobre impuro del ánodo se va disolviendo y, a la vez, la lámina que hace de cátodo va aumentando su masa con cobre puro. Otros iones que forman parte de las imperezas (Zn2+ y Fe2+) no se reducen y permanecen en la disolución. Algunos metales (Ag, Au y Pt) que también forman parte de las impurezas se depositan en el fondo de la cuba. Recubrimiento de objetos metálicos con una fina capa de otro metal La electrólisis permite depositar sobre un objeto metálico una capa más o menos fina de otro metal con objeto de darle un aspecto más estético cubriéndole de, por ejemplo oro o plata o de protegerlo contra la corrosión cubriéndole con, por ejemplo niquel, cinc, cromo. Si, por ejemplo, se quiere cubrir un objeto metálico con una capa de plata se utiliza como electrólito una disolución de una sal de plata. Como
cátodo
se pone el Ag+ + 1e los átomos de plata se van depositando sobre el objeto metálico.
objeto
metálico: Ag
El ánodo es una barra de plata. Los átomos de plata se oxidan, se desprenden de la barra y pasan a la disolución: Ag Ag+ + 1e A medida que transcurre la electrólisis la barra de plata del ánodo se va disolviendo y, a la vez, el objeto que hace de cátodo se va cubriendo de una capa de plata. La electrólisis o electrolisis es un método de separación de los elementos que forman un compuesto aplicando electricidad: se produce en primer lugar la descomposición en iones, seguido de diversos efectos o reacciones secundarios según los casos concretos. Electrólisis
procede de dos radicales, electro que hace referencia a electricidad y lisis que quiere decir rotura.
El proceso electrolítico consiste en lo siguiente. Se disuelve una sustancia en un determinado disolvente, con el fin de que los iones que constituyen dicha sustancia estén presentes en la disolución. Posteriormente se aplica una corriente eléctrica a un par de electrodos conductores colocados en la disolución. El electrodo cargado negativamente se conoce como cátodo, y el cargado positivamente como ánodo. Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones positivos, o cationes, son atraídos al cátodo, mientras que los iones negativos, o aniones, se desplazan hacia el ánodo. La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos, proviene de una fuente de potencia eléctrica que mantiene la diferencia de potencial en los electrodos. En los electrodos, los electrones son absorbidos o emitidos por los iones, formando concentraciones de los elementos o compuestos deseados. Por ejemplo, en la electrólisis del agua, se forma hidrógeno en el cátodo, y oxígeno en el ánodo. Esto fue descubierto en 1820 por el físico y químico inglés Michael Faraday. La electrólisis no depende de la transferencia de calor, aunque éste puede ser producido en un proceso electrolítico, por tanto, la eficiencia del proceso puede ser cercana al 100%.
OBJETIVOS 1.Identi ficar el ánodoy cátodo enuna celda electrolítica p or mediodel a migraciónde iones. 2.Comprender el funcionamiento de las celdaselectrolíticas. III. RESULTADOS Sección A: a. Indicar que iones migraron hacia cada electrodo. Al electrodo de plomo migraron losi ones de cromato. Al electrodo de fierro migraron losi ones de cobre. b. Indicar que electrodo funciona como ánodo y cual como cátodo así como sus respectivas cargas. El electrodo de plomo funciona como ánodo. El electrodo de fierro funciona como cátodo. c. Reportar las reacciones balanceadas de óxido-reducción que se llevan a cabo. Reacción en el anodo: PbpPb2+ + 2e2e- + 4H+ + PbO2pPb2++ 2H2O
2Pb2+(ac) + 2H2O(1)pPb(s) + PbO2(s) + 4H+(ac) Reaccion en el catodo: Cu+2 + 2eCu depositandose en el electrodo de fierro como un sólido esponjoso de color cobrizo. d. Hacer un diagrama general de las celdas electrolíticas construidas, indicando las partes de la celda y la dirección del flujo de electrones. . Durante la electrólisis, en el electrodo de aluminio se formó una película de Al2O 3, reporte las reacciones completas (oxido-reducción) indicando las reacciones del ánodo y cátodo respectivamente.
Reacción en el anodo: Al Al+3 + 3e2Al+3 + 3O-2 Al2O3 Reaccion en elcatodo: C(s) + 2O-2 CO2 + 4ef. Reporte las observaciones de la oxidación electrolítica de aluminio. . Para la celda cloro-álcali reporte las reacciones completas (oxido- reducción) indicando las reacciones del ánodo y cátodo respectivamente, anote las observaciones realizadas en cuanto a los cambios en los electrodos y el cambio de color en la solución electrolítica.
IV. DISC US IÓN Realice la discusión de losresultados utilizando los fundamentoste ó ri cos. Discuta acerca de laeficiencia del proceso e lectrolítico llevado acabo para la formación de la película protectora del aluminio. Con las observacionesr ealizadas en lacelda cloro-álcali interprete loscambiosen loselectrodos yelcambio de color en la solución electrolítica. V. CONCLUSIONES Elaborar las conclusiones acerca de los fundamentos de las celdaselectrolíticas, sus distintas aplicaciones y laeficiencia de los procesoselectrolíticos. Electrolisis del nacl fundido Para la electrólisis del NaCl fundido entre electrodos inertes (los electrodos inertes no participan en reacciones de electrodos). La fuente de corriente envía electrones hacia e l electrodo izquierdo, el cual por lo tanto puede considerarse cargado negativamente. Los electrones salen del electrodo de la derecha, el electrodo positivo. En el campo eléctrico así producido, los iones de sodio (catiónes) son atraídos hacia el polo positivo (ánodo). La carga eléctrica en la conducción electrolítica es transportada por los cationes que se mueven hacia el cátodo y los aniones que se mueven en dirección opuesta hacia el ánodo. Para un circuito completo la reacción del electrodo debe acompañar el movimiento de los iones. En el cátodo algunas especies químicas (no necesariamente el transportador de carga) deben aceptar electrones y debe reducirse. En e l ánodo, los electrones deben ser separados de a lgunas especies químicas que, como consecuencia, se oxidan. Los iones sodio se reducen en el cátodo: Na+ + e - --> Na y los iones cloruro se oxidan en el ánodo. 2 Cl- ---> Cl2 + 2 e La suma adecuada de estas dos ecuaciones parciales de la reacción para toda la pila es: 2 NaCl (L) electrólisis---> 2Na (L) + Cl2 (G) En la operación real de una pila c omercial utilizada para producir sodio metálico, se agrega cloruro de calcio para hacer descender el punto de fusión del cloruro de sodio y la pila se opera a una temperatura aproximada de 600 °C. A e sta temperatura, el sodio metálico es un líquido.
Electrólisis Esencialmente, la electrólisis es la descomposición química de una sustancia, producida por el paso de una corriente eléctrica continua. Para que tenga lugar la electrólisis de un compuesto es preciso que éste sea un ácido, una base o una sal disociable en iones, y que se halle en estado líquido o en disolución. Dicho compuesto, llamado electrólitos, se coloca en un recipiente (cuba electrolítica) en el que existen dos electrodos entre los que se establece una diferencia de potencial, bajo el influjo de la cual los iones positivos (cationes) son atraídos hacia el cátodo (negativo), donde adquieren el o los electrones que precisan para convertirse en átomos del elemento, mientras que los iones negativos (aniones) se dirigen hacia el ánodo (positivo), donde ceden sus electrones sobrantes para alcanzar la estructura atómica estable. Las leyes de Faraday sobre la electrólisis indican que la cantidad de un elemento químico depositado sobre un electrodo es proporcional a la cantidad de carga eléctrica que atraviesa la disolución, y que el peso de los distintos elementos que deposita en los electrodos una cantidad constante de electricidad es proporcional a los equivalentes químicos de las sustancias consideradas.
Corriente eléctrica Desplazamiento de cargas eléctricas en un conductor. Fundamentalmente se distingue entre corriente eléctrica alterna, que es aquella cuya intensidad cambia de magnitud y sentido según una ley sinusoidal, y corriente eléctrica continua, o sea, aquella cuya intensidad se mantiene constante a lo largo del tiempo. De forma convencional se toma como sentido direccional de la corriente el opuesto al movimiento real de los electrones en el c ircuito, y ello coincide con el sentido de mayor a menor potencial y del borne positivo al negativo. La intensidad de una corriente eléctrica es la carga que atraviesa una sección de conductor por unidad de tiempo. La corriente eléctrica más generalizada consiste en el transporte de cargas negativas (electrones) a través de un conductor metálico y sin que se produzca ninguna alteración de éste, que actúa únicamente como sostén de los electrones. A veces, sin embargo, el conductor puede ser de naturaleza distinta (una disolución electrolítica, un gas ionizado o un semiconductor), en cuyo caso las cargas eléctricas que constituyen la corriente pueden ser negativas o positivas y alterar o no la naturaleza física y química del elemento conductor. Un circuito eléctrico por el que, debido a una diferencia de potencial V, circula una corriente de intensidad I, ofrece una resistencia R al paso de dicha corriente, estando estas magnitudes relacionadas entre sí por la ley de Ohm, según la fórmula: V = R . I.
Electrolito
Sustancia en disolución acuosa que se descompone al paso de una corriente eléctrica. Los electrólitos son, principalmente, los ácidos, las bases y las sales disueltas en agua o en otro disolvente apropiado. Estas sustancias en disolución se encuentran parcialmente ionizadas, teniendo los iones de distinta carga comportamiento eléctrico opuesto. Se denomina electrólitos sólido a determinados sólidos en el que se producen ciertos fenómenos de separación de cargas debido a la introducción de impurezas en dosis pequeñas. Así, cierta forma de la alúmina sintetizada a 1600C llamada alúmina b suele utilizarse como electrólitos sólido en los acumuladores sodio-azufre. También se fabrican micropilas de electrólitos sólido a partir de la alúmina b dopada con pequeñas cantidades de plata y/o cobre, utilizadas en relojería.
Electrodo En electroquímica, electrodo es una pieza de metal que se encuentra sumergido en una disolución acuosa con un ion de su mismo metal. Según la concentración de ion de la disolución, dicho ion estará a un potencial eléctrico distinto, que viene dado por la ecuación de Nernst. Una pila electrolítica está formada, esencialmente, por la unión de dos electrodos de distintos potenciales. Los potenciales de los electrodos se suelen dar en relación al potencial del llamado electrodo normal de hidrógeno. Un electrodo de hidrógeno está formado por un metal noble (generalmente platino) de gran superficie, recubierto de hidrógeno gaseoso, en una solución de iones de hidrógeno saturada de gas. Por lo general, el metal noble se presenta en forma de hoja, recubierta de espuma de platino para obtener mayor superficie, soldada a un hilo fijado en la parte inferior de un tubo de vidrio que contiene mercurio. El contacto eléctrico con el circuito exterior se obtiene introduciendo un hilo de cobre en el mercurio. Este electrodo no es de muy fácil aplicación, por lo que se utilizan otros electrodos de referencia. Un electrodo de referencia más útil es el llamado electrodo de calomelanos. Está formado por mercurio recubierto de una capa de cloruro mercurioso en contacto con una solución acuosa de cloruro de potasio y una pequeña cantidad de mercurio.
Diferencia de potencial La diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico, o dos puntos del espacio en el cual hay un campo eléctrico, es el trabajo o energía necesario para llevar a la carga unidad de un punto al otro sin aceleración. En un circuito sólo circula corriente si se mantiene en él una diferencia de potencial. Así, un generador eléctrico, una pila, etc. son dispositivos que mantienen la diferencia de potencial entre la entrada y la salida d eun circuito. Podemos imaginar una analogía a la diferencia de potencial (o voltaje, o fuerza electromotriz) de un circuito como una diferencia de altura en una rampa. Desde arriba se lanzan sacos que bajan por la rampa al haber pendiente, manteniéndose una corriente de sacos, y es necesario que alguien los vuelva a subir el punto más alto para que puedan volver a caer y cerrar el circuito. Ese «alguien» es, en un circuito eléctrico, el generador o pila que mantiene la diferencia de potencial. Todo conductor tiene una resistencia eléctrica, que tiende a impedir el paso de la corriente y a disipar la energía eléctrica en calor. A mayor diferencia de potencial aplicada entre los extremos de un conductor, mayor intensidad eléctrica circula. Al aplicar una diferencia de potencial (o voltaje) V entre los extremos de un conductor de resistencia R circula una intensidad I que viene dada por la ley de ohm:
Átomo El átomo es la menor fracción en que puede dividirse un elemento simple sin que pierda sus propiedades químicas y pudiendo ser objeto de una reacción química. Está formado por un conjunto de nucleones (protones y neutrones), situados en el núcleo, que concentra la casi totalidad de la masa atómica y a cuyo alrededor gira, en distintos orbitales, un número de electrones igual al de protones. El concepto de átomo como partícula indivisible se encuentra ya en la Grecia presocrática, en las concepciones de Leucipo y Demócrito acerca del mundo material, quienes anticiparon además los principios de cuantificación y conservación de la materia. En 1803, Dalton emitió su hipótesis atómica: los elementos están formados por átomos, y los c ompuestos por grupos de éstos (moléculas). Los experimentos de Thomson (1897) con rayos catódicos y la identificación de éstos con los corpúsculos llamados electrones, constituyentes de la electricidad, indicaron la posibilidad de que el átomo fuera divisible en componentes (partículas) más elementales. Los trabajos de Rutherford (1911) bombardeando láminas metálicas con partículas alfa llevaron a distinguir en el átomo un núcleo pequeño (diámetro del orden de 10-12 cm) y pesado y una nube electrónica dispuesta en capas concéntricas que abarcaban un diámetro de 10-8 cm. El átomo más sencillo, el de hidrógeno, consta de un solo nucleón (protón) y un solo electrón en su corteza; los átomos más complejos tienen en el núcleo tantos nucleones como indica su masa atómica, de los cuales son protones (con c arga positiva) en cantidad igual al número atómico (número de orden en la tabla periódica) y neutrones (sin carga) el resto. La carga positiva del núcleo se contrarresta con una igual de sentido contrario correspondiente a los electrones de la corteza atómica. En 1913, N. Bohr, basándose en los conocimientos que facilitaba la mecánica cuántica, y para explicar de modo adecuado las líneas espectrales, presentó un modelo atómico que establecía y c uantificaba (mediante los números cuánticos) la distribución de los electrones alrededor del núcleo, la forma orbital en que se movían y las condiciones bajo las cuales éstos saltaban de una a otra órbita. Posteriormente, Sommerfeld completó el mencionado modelo con un tercer número cuántico, con el que precisó que las órbitas electrónicas eran elípticas y no coplanarias. En 1925, Uhlenbeck y Goudsmit demostraron que los electrones atómicos tienen un movimiento de rotación (spin o espín), que se define con un cuarto número c uántico. El estudio del núcleo atómico ha dado lugar a la física nuclear, y ésta ha puesto de manifiesto la existencia de numerosas partículas subatómicas. Las teorías ondulatorias de E. Schrödinger sobre las partículas elementales hacen considerar los niveles energéticos u orbitales de N. Bohr bajo una nueva perspectiva, en la que el concepto de posición de un partícula se convierte en la probabilidad de presencia de una onda estacionaria.
Anión y catión Cuando un átomo o molécula (inicialmente neutro) pierde o gana electrones adquiere una carga positiva o negativa respectivamente, formándose entonces un ion. Si el ion ha ganado electrones (tiene pues carga negativa) se denomina anión mientras que si ha perdido electrones (tiene entonces carga positiva) se denomina catión. En disolución acuosa, muchos compuestos se disocian dando lugar a aniones y cationes, que por su distinta carga eléctrica, se dirigen a electrodos distintos al efectuar una electrólisis.
Faraday, Michael (Newington, Surrey 1791-Londres 1867) Físico y químico británico. Perteneciente a una familia humilde, desde muy joven empezó a trabajar como aprendiz de encuadernador y manifestó su interés por los temas científicos. En 1813 consiguió un empleo como ayudante del químico Humphry Davy, con quien viajó por toda Europa. Sin embargo, no tardó en aventajar en conocimientos a su propio maestro, basándose sobre todo en la experimentación; entre otras cosas, perfeccionó una lámpara de seguridad para mineros que había ideado el propio Davy. En 1826 fue nombrado profesor de química de la Royal Institution. Para entonces ya había inventado métodos para licuar gases por presión. Faraday, fue el primero en alcanzar en el laboratorio el equivalente de temperaturas bajo cero en la escala Fahrenheit, estableciendo las bases de la rama de la física denominada criogénesis (estudio de las bajas temperaturas). En 1825 descubrió el benceno. Prosiguió las investigaciones de Davy en el campo de la electroquímica, inventó la electrólisis y formuló las leyes que la rigen, conocidas como efecto Faraday. Estudió el electromagnetismo, construyó el primer transformador y dibujó el primer campo magnético tras sus experimentos con imanes y limaduras de hierro. De ahí afirmó que el universo en su conjunto era como un inmenso campo de fuerzas magnéticas. Después de demostrar que la electricidad podía inducirse por magnetismo, se lanzó a producirla de manera continua, lo que logró haciendo girar una rueda de cobre entre los polos de un imán.
Carga eléctrica elemental Unidad fundamental de carga eléctrica, coincidente con la carga del electrón y con la del protón. Considerada la materia en su conjunto como eléctricamente neutra, debido a la compensación entre las cargas positivas y las negativas, se considera que un cuerpo está cargado o que posee carga eléctrica cuando existe un desequilibrio o desigual reparto de cargas, que se manifiesta por una serie de hechos cuyo fundamento estudia la electrostática. La carga eléctrica constituye una magnitud fundamental que, en los fenómenos eléctricos, desempeña un papel semejante al de la masa en los fenómenos mecánicos. La unidad de medida de carga eléctrica es el franklin en el sistema CGS, y el culombio en el sistema internacional (SI).
Aplicaciones industriales de la electrólisis La descomposición electrolítica es la base de un gran número de procesos de extracción y fabricación muy importantes en la industria moderna.
Producción y Refinado de Metales
Soda Cáustica: La soda o sosa cáustica (un producto químico importante para la fabricación de papel, rayón y película fotográfica) se produce por la electrólisis de una disolución de sal común en agua. La reacción produce cloro y sodio. El sodio reacciona a su vez con el agua de la pila electrolítica produciendo sosa cáustica. El cloro obtenido se utiliza en la fabricación de pasta de madera y papel.
Horno Eléctrico: aplicación industrial importante de la electrólisis, que se utiliza para la producción de aluminio, magnesio y sodio. En este horno, se calienta una carga de sales metálicas hasta que se funde y se ioniza. A continuación, se deposita el metal electrolíticamente.
1. Aluminio: es el elemento metálico más abundante en la corteza terrestre. Es un metal poco electronegativo y extremamente reactivo. Se encuentra normalmente en forma de silicato de aluminio puro o mezclado con otros metales como sodio, potasio, hierro, calcio y magnesio, pero nunca como metal libre. La bauxita, un óxido de aluminio hidratado impuro, es la fuente comercial de aluminio y de sus compuestos. Para la electrólisis del óxido de aluminio unido a la criolita (Na 3Al F6) se emplean cubas de hierro recubiertas por carbón de retorta, que hace de cátodo y ánodos de grafito. Primero se coloca en el interior de la cuba, criolita y se acercan los ánodos a las paredes de la cuba, de esta forma se genera un arco eléctrico (1000 C°) que funde la criolita. Se añade entonces el óxido de aluminio y comienza la electrólisis. El cátodo se va consumiendo durante el proceso y aluminio fundido se deposita en el fondo de la cuba donde se retira por un orificio lateral, ubicado en la parte inferior de la misma. Anodo:
6O= + 3C
3CO2 + 12e-
Cátodo:
4Al+++ + 12e-
4Al°
Reacción global:
2AL2O3
4AL+++ + 6O=
Este proceso sigue siendo el método principal para la producción comercial de aluminio, aunque se están estudiando nuevos métodos. La pureza del producto se ha incrementado hasta un 99,5% de aluminio puro en un lingote comercialmente puro; posteriormente puede ser refinado hasta un 99,99 por ciento. La producción mundial de aluminio ha experimentado un rápido crecimiento, aunque se estabilizó a partir de 1980. En 1900 esta producción era de 7.300 toneladas, en 1938 de 598.000 toneladas y en 1993 la producción estimada de aluminio primario era de unos 19 millones de toneladas.
2. Manganeso: El manganeso puro se obtiene por la combustión del dióxido de manganeso (pirolusita) con polvo de aluminio y por la electrólisis del sulfato de manganeso. Este metal no se da en la naturaleza en estado puro, pero se encuentra ampliamente distribuido en todo el mundo en forma de menas. Ocupa el lugar 12 en abundancia entre lo s elementos de la corteza terrestre.
3. Sodio: Sólo se presenta en la naturaleza en estado combinado. Se encuentra en el mar y en los lagos salinos como cloruro de sodio, y con menor frecuencia como carbonato de sodio y sulfato de sodio. El sodio comercial se prepara descomponiendo electrolíticamente cloruro de sodio fundido. El sodio ocupa el séptimo lugar en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. El método Downs para el refinado del sodio consta de un aparato que esta constituido por una caldera de hierro A,por cuya parte inferior entra un ánodo de grafito B. El cátodo C entra en la masa fundida de NaCl. Al circular una corriente por el cloruro de sodio fundido, se producen las siguientes reacciones. Anodo:
2Cl- - 2e-
Cl2°
Cátodo:
2Na+ + 2e-
2Na°
Reacción global:
2ClNa
2Na+ + 2Cl-
El sodio por su baja densidad,flota y se extrae por D mientras el cloro se desprende en
E.
Refinado Electrolítico: estos métodos se utilizan para refinar el plomo, el estaño, el cobre, el oro y la plata. La ventaja de extraer o refinar metales por procesos electrolíticos es que el metal depositado es de gran pureza.
1. Plomo: Una fuente importante de obtención de plomo son los materiales de desecho industriales, que se recuperan y funden. El plomo en bruto suele purificarse removiendo plomo fundido en presencia de aire. Los óxidos de las impurezas metálicas suben a la superficie y se eliminan. Los grados más puros de plomo se obtienen refinando electrolíticamente.
2. Estaño: El estaño ocupa el lugar 49 entre los elementos de la corteza terrestre. El mineral principal del estaño es el SnO
2 (casiterita). En la extracción de estaño,primero se muele y se lava el mineral para quitarle las impurezas, y luego se calcina para o xidar los sulfuros de hierro y de cobre. Después de un segundo lavado, se reduce el mineral con carbono en un horno de reverbero; el estaño fundido se recoge en la parte inferior y se moldea en bloques conocidos como estaño en lingotes. El metal obtenido se purifica por fusión, liberándolo de su principal impureza: el hierro, alcanza así una pureza del 90%. Luego se lo refina electrolíticamente.
3. Cobre: El cobre puede encontrarse en estado puro, frecuentemente se encuentra agregado con otros metales como el oro, plata, bismuto y plomo, apareciendo en pequeñas partículas en rocas,aunque se han encontrado masas compactas de hasta 420 toneladas.. Este metal puede galvanizarse fácilmente como tal o como base para otros metales. El cobre ocupa el lugar 25 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. La metalurgia del cobre varía según la composición de la mena. Las menas más importantes, las formadas por sulfuros, no contienen más de un 12% de cobre, llegando en ocasiones tan sólo al 1%, y han de triturarse y concentrarse por flotación. Los concentrados se funden en un horno de reverbero que produce cobre metálico en bruto con una pureza aproximada del 98%. Este cobre en bruto se purifica posteriormente por electrólisis, obteniéndose barras con una pureza que supera el 99,9 por ciento. Para refinar el cobre bruto se emplea el método electrolítico. Se coloca al cobre bruto como ánodo, en una cuba electrolítica que contiene una solución de CuSO 4. El sulfato cúprico se disocia de la siguiente forma:
CuSO4
Cu++ + SO4=
El polo negativo o cátodo, esta constituido por láminas de cobre puro. Al circular la corriente, los cationes cobre se dirigen al cátodo, donde se reducen, captando electrones y depositándose como cobre metálico,mientras los iones sulfato se dirigen al ánodo y reaccionan con el cobre impuro, formando sulfato cúprico, que vuelve a la solución. Cátodo:
Cu++ + 2e-
Cu°
Anodo:
SO4= - 2e -
SO4°
Reacción global:
SO4 + Cu
CuSO4
4. Oro: El oro se encuentra en la naturaleza en las vetas de cuarzo y en los depósitos de aluviones secundarios como metal en estado libre o combinado. Está distribuido por casi todas partes aunque e n pequeñas cantidades, ocupando el lugar 75 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. Casi siempre se da combinado con cantidades variables de plata. El cianuro de oro y potasio se utiliza para el dorado electrolítico. El oro se extrae de la grava o de rocas trituradas disolviéndolo en disoluciones de mercurio (proceso de amalgama) o de cianuro (proceso de cianuro). Algunas menas, sobre todo aquéllas en las que el oro está combinado químicamente con teluro, deben ser calcinadas antes de su extracción. El oro se recupera de la solución electrolíticamente y se funde en lingotes. Para que una roca sea rentable debe contener un mínimo de una parte de oro por 300.000 partes de material desechable. El oro puro es el más maleable y dúctil de todos los metales, puede golpearse con un martillo hasta conseguir un espesor de 0,000013 cm y una cantidad de 29 g se puede estirar hasta lograr un cable de 100 km de largo.
5. Plata: La plata ocupa el lugar 66 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. No existe apenas en estado puro. La plata pura también se encuentra asociada con el oro puro en una aleación conocida como oro argentífero, y al procesar el oro se recuperan considerables cantidades de plata. La plata está normalmente asociada con otros elementos (siendo el azufre el más predominante) en minerales y menas. La plata también se encuentra como componente en las menas de plomo, cobre y cinc, y la mitad de la producción mundial de plata se obtiene como subproducto al procesar dichas menas. En 1993, se produjeron en todo el mundo cerca de 13.000 toneladas. Normalmente,la plata se extrae de las menas de plata calcinando la mena en un horno para convertir los sulfuros en sulfatos y luego precipitar químicamente la plata metálica. Hay varios procesos metalúrgicos para extraer la plata de las menas de otros metales. En el proceso de amalgamación, se añade mercurio líquido a la mena triturada, y se forma una amalgama de plata. Después de extraer la amalgama de la mena, se elimina el mercurio por destilación y queda la p lata metálica. En los métodos de lixiviación, se disuelve la plata en una disolución de una sal (normalmente cianuro de sodio) y después se precipita la plata poniendo la disolución en contacto con cinc o aluminio. La plata impura obtenida en los procesos metalúrgicos se refina por métodos electrolíticos.
Tratamientos Anticorrosivos de Superficie Son aquellos que impiden la corrosión cubriendo al metal que se desea proteger con una película adherente de un metal que no se corroa. La película puede ser construida con materiales variados: metálicos, inorgánicos u orgánicos. En este trabajo estudiaremos aquellos tratamientos que se realicen por medios electrolíticos.
Galvanotecnia Proceso electrolítico por el cual se deposita una capa fina de metal sobre una base generalmente metálica. Los objetos además se galvanizan para obtener una superficie dura o un acabado atractivo. Los metales que se utilizan normalmente en galvanotecnia son: cadmio, cinc, cromo, cobre, oro, níquel, plata y estaño. Las cuberterías plateadas, los accesorios cromados de automóvil y los recipientes de comida estañados son productos típicos de galvanotecnia. En este proceso, el objeto que va a ser cubierto actúa como cátodo en una cuba electrolítica que contiene una solución (baño) de una sal del metal recubridor, y se conecta a un terminal negativo de una fuente de electricidad externa. Otro conductor, compuesto por el metal recubridor, se conecta al terminal positivo de la fuente de electricidad actuando como ánodo. Para el proceso es necesaria una corriente continua de bajo voltaje, normalmente de 1 a 6 V. Cuando se pasa la corriente a través de la solución, los átomos del metal recubridor se depositan en el cátodo. Esos átomos son sustituidos en el baño por los del ánodo, si está compuesto por el mismo metal, como es el caso del cobre y la plata. Si no es así, se sustituyen añadiendo al baño periódicamente la sal correspondiente, como ocurre con el oro y el cromo. En cualquier caso, se mantiene un equilibrio entre el metal que sale y el metal que entra en la disolución hasta que el objeto está galvanizado. Los materiales no conductores pueden ser galvanizados si se cubren antes con un material conductor como el grafito. La cera o los diseños de plástico para la electrotipia, y las matrices de los discos fonográficos se recubren de esta manera. Para asegurar una cohesión estrecha entre el objeto a ser recubierto y el material recubridor, se debe pulir bien la pieza y limpiar el objeto a fondo, eliminando polvo, grasa y suciedad, ya sea sumergiéndolo en una solución ácida o cáustica (después se lava y se introduce en la solución), o bien utilizándolo como ánodo en un baño limpiador durante un instante. Para eliminar irregularidades en las depresiones de la placa y asegurar que la textura de su superficie es de buena calidad y propicia para el refinado, hay que controlar cuidadosamente la densidad de la intensidad de corriente (δ = i/s, donde s es la superficie del cátodo), la concentración de la solución y la temperatura. Con frecuencia se añaden al baño ciertos coloides o compuestos especiales para mejorar la uniformidad de la superficie de la placa.
Baño de Cromo: Es el baño electrolítico en el cual el cromo es el metal recubridor. El cromo tienen poco poder desprendedor, es decir, tienden a recubrir excesivamente las protuberancias y dejan las grietas del ánodo completamente desnudas. Al depositarse electrolíticamente,el cromo proporciona un acabado brillante y resistente a la corrosión. Debido a ello se emplea a gran escala en el acabado de vehículos.
Baño de Cadmio: Es el baño electrolítico en el cual el cadmio es el metal recubridor. El cadmio puede depositarse electrolíticamente en los metales para recubrirlos, principalmente en el hierro o el acero, en los que forma capas químicamente resistentes. La electroquímica ha avanzado recientemente desarrollando nuevas técnicas para colocar capas de material sobre los electrodos, aumentando así su eficacia y resistencia. Tras el descubrimiento de ciertos polímeros que conducen la electricidad, es posible fabricar electrodos de polímeros.
Protección Catódica La protección catódica de tuberías y cascos de buques se logra, formando pares Fe - Zn o Fe - Mg. En el caso de tuberías,se clavan barras de cinc o de magnesio en el suelo y se las pone en contacto con la tubería. Los electrones pasan del cinc al hierro de la tubería, el cual queda protegido. En los cascos de los buques, se adhieren bloques de magnesio. Estos bloques, debido a su mayor potencial de oxidación, se corroen, actuando como ánodo, protegiendo al hierro del casco. Dicha protección dura mientras no se consuma el magnesio. Llegado ese caso los bloques de magnesio son reemplazados. Autor: Ricardo Santiago Netto.
