Electroquímica Electro química
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________________________ ____________ ______________Práctic __Práctica a4
Objetivo:
El alumno aplicará los conocimientos de Electroquímica, para obtener un electrodepósito, con los materiales proporcionados en el laboratorio de química.
Consideraciónes Teóricas
La electroquímica es la rama de la química que estudia la transformación entre la energía elctrica y la energía química. Los procesos electroquímicos son reacciones redox (oxidación-reducción en donde la energía liberada por una reacción espontánea se con!ierte en electricidad o donde la energía elctrica se apro!ec"a para inducir una reacción química no espontánea. En las reacciones redox se transfieren electrones de una sustancia a otra. La reacción entre el magnesio metálico y el ácido clor"ídrico es un e#emplo de una reacción redox$
0
%g(s
+
&
')l(ac
+!
%g)l'(ac
0
&
'(g
Los n*meros que aparecen encima de los símbolos de los elementos indica indican n sus n*mero n*meros s de oxidac oxidación ión.. La prdid prdida a de electr electrone ones s durant durante e la oxidación de un elemento se distingue por un aumento en su n*mero de oxidación. La reducción de un elemento implica i mplica disminución en su n*mero de oxidación debida a la ganancia de electrones. En la reacción anterior, el %g metálico se oxida y los iones & se reducen+ los iones )l son espectadores.
Procedimiento "ara el balanceo de las ecuaciones redo#
e analiará una ecuación, con el mtodo llamado mtodo del ion- electrón. En este mtodo, la reacción global se di!ide en dos semirreacciones$ la reac reacci ción ón de oxid oxidac ació ión n y la de redu reducc cció ión. n. Las Las ecua ecuaci cion ones es de esta estas s dos dos semirreacciones se balancean por separado y luego se suman para obtener la ecuación global balanceada.
upongamos que se nos pide balancear la ecuación que representa la oxidación de los iones /e '& a /e0& por iones dicromato ()r '12 ' en medio ácido. )omo resultado, los iones )r '12 ' se reducen a iones )r 0&. 3ara balancear la ecuación seguimos estos pasos$ 3aso 4$ Escriba la ecuación no balanceada de la reacción en su forma iónica.
/e'& & )r '12'
/e0& & )r 0&
3aso '$ La ecuación se di!ide en dos semirreacciones. +!
1xidación$
/e'&
+$
+%
/e0&
+$
5educción$ )r '12'
)r 0&
3aso 0$ )ada semirreacción se balancea de acuerdo con el n*mero y tipo de átomos y cargas. 3ara las reacciones que se lle!an a cabo en un medio ácido, se agrega '1 para balancear los átomos de 1, y ¶ balancear los átomos de . La semirreacción de oxidación$ los átomos ya están balanceados. 3ara balancear la carga se agrega un electrón al lado derec"o de la flec"a emirreacción de reducción$ como la reacción tiene lugar en un medio ácido, para balancear 3aso 6$ e suman las dos semirreacciones y se balancea la ecuación final por inspección. Los electrones en ambos lados de la ecuación se deben cancelar. i las semirreacciones de oxidación y reducción contienen diferentes n*meros de electrones, tendremos que multiplicar una o las dos semirreacciones para igualar el n*mero de electrones. 3aso 7$ e !erifica que la ecuación contenga el mismo tipo y n*mero de átomos, así como las mismas cargas en ambos lados de la ecuación. La inspección final muestra que la ecuación resultante está 8atómica9 y 8elctricamente9 balanceada.
:/e'& & 46& & )r '12 '
:/e0& & ')r0& & 2'1
En las reacciones en medio básico los átomos se balancean, como se "io en el paso 6 para un medio ácido. Luego, por cada ion & debemos agregar un n*mero igual de iones 1 en ambos lados de la ecuación. En el mismo lado de la ecuación donde aparecan iones & y 1, stos se pueden combinar para dar agua.
Celda Electroquímica La corrosión es definida como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. ;e manera más general puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de menor energía interna. iempre que la corrosión est originada por una reacción electroquímica (oxidación, la !elocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, la salinidad del fluido en contacto con el metal y las propiedades de los metales en cuestión. 1tros materiales no metálicos tambin sufren corrosión mediante otros mecanismos. La corrosión puede ser mediante una reacción química (redox en la que inter!ienen dos factores$
&aterial
'eactivos
4 )elda de acrílico transparente.
olución de
4 Electrodo de <íquel (ánodo.
olución de '16(4$4
0 Electrodos de )obre (cátodo .
>gua destilada
%aterial poroso (corc"o. 4 /uente de alimentación de ? a 0? @olts. ' 3ares de conexiones con caimanes.
4 %ec"ero de Aunsen, anillo y tela con asbesto. 4 3inas largas. 4 3inas para !aso de precipitados. 4 >gitador de !idrio.
4 Bermómetro.
4 @aso de precipitados de '7?cm 0.
4 @aso de precipitados de 7??cm 0. >lgodón.
Procedimiento
3rimera 3arte
4.-3reparar los electrodos de )obre$ el decapado se realia introducindolos por unos segundos en la solución de '16 (4$4. 5ealiar esta operación con precaución, utiliando las pinas para manipular los electrodos y la!arlos con agua destilada, secarlos bien. '.-Cnstalar la cuba sin solución, colocando el ánodo dentro de la misma. 0.-)alentar la solución de ulfato de <íquel, ( l alcanar la temperatura retirarla con las pinas y !aciar aproximadamente '??ml de solución en la cuba de acrílico. 6.-Cntroducir el electrodo de )obre (cátodo, e inmediatamente colocar las conexiones de caimanes en el lugar correspondiente (@er figura4. 7.-acer circular corriente elctrica durante 0? segundos, con un !olta#e de : @olts, en la celda electrolítica, desconectar despus de transcurrido el tiempo indicado. 1bser!ar y toma nota.
egunda 3arte 4.-3reparar otro electrodo de )obre como en la primera parte (puntos ' y 0. '.->cercar el cátodo de 4 a ' pulgada de separación con el ánodo, "acer circular corriente elctrica durante 0? segundos y un !olta#e de : @olts, despus extraer el electrodo de la solución. 1bser!ar y tomar nota.
Bercera 3arte 4.-3reparar el tercer electrodo de )obre como la primera parte repartiendo los pasos ' y 0. '.-Cnstalar al centro de la cuba y dentro de la solución caliente el material poroso. 3osteriormente "acer circular una corriente elctrica de : @olts durante 0? segundos, obser!ar y tomar nota, al terminar apagar la fuente de corriente. 0.-La!ar el material y !aciar la solución de la cuba (ulfato de <íquel al !aso de precipitados de 7??cm0. Limpiar perfectamente los electrodos de )obre.
(OT)$ i el tiempo del depósito es excesi!o, se obser!ara que se forman 8lengetas9 en el cátodo, debido a una densidad de corriente muy alta.
)* TE'&()' )P),)' *) -.E(TE
Cuestionario
4.-Cndique todo lo que se requiere parque exista deposito en el cátodo. e necesita un ánodo para que este transfiera electrones y un electrolito, todo esto para que exista un paso de corriente elctrica por medio de la solución electrolítica.
'.-Escriba las reacciones que se lle!an a cabo en los electrodos.
El niquel se oxida
El cobre se reduce
)u
)u- & e-
0.- FGu función tiene la fuente de poder en la prácticaH La fuente de poder es la que proporciona la corriente elctrica para que se "aga una transferencia de electrones entre los dos electrodos utiliados.
6.-El paso de un faradio FGu ocasionaH El paso de un faradio deposita un equi!alente electroquímico del cobre.
7.- FGu efecto tiene al acercar el cátodo al ánodoH ay menor traba#o y menor tiempo para que las cargas se mue!an al otro electrodo ya que es menor la distancia que tienen que recorrer los electrones. Bodo esto es porque la diferencia potencial se reduce.
:.- FGu efecto de logra al introducir un material poroso en el centro de la solución (eparando el ánodo y el cátodoH El material poroso "ace que a los electrones se les dificulte el paso a tra!s del electrolito esto es porque la ioniación se !uel!e más lenta.
2.- F)uál es la diferencia entre una celda electrolítica y gal!ánicaH La celda electrolítica produce una reacción química espontánea por medio de energía elctrica obteniendo energía química y una celda gal!ánica obtiene energía química a partir de una reacción química.
I. F3orque se requiere "acer un decapado pre!io en las muestrasH 3ara que no se contaminen las demás muestras.
J.- F)uál es el efecto de la concentración de la solución en la parte experimentalH ay un gran aumento de conducti!idad en el electrolito ya que el niquel forma una capa que lo recubre en la placa de cobre y el niquel cuando se oxida sus iones se quedan en la solución acuosa.
Conclusiones
e llegó a la conclusión de que en la electrólisis mientras más cerca se tengan los electrodos en la solución acuosa, el recubrimiento se lle!a a cabo en menor tiempo y cuando se utilia la pared de corc"o, permite el paso de iones con mayor rapide, que sin ella. Bodo este proceso debió de "acerse con rapide ya que de lo contratrio, la solución que se calentó pre!iamente a :?Kc se enfriará y no saldrán los resultados deseados.
