¡Descarga ELECTROQUIMICA INDUSTRIAL y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Electroquímica solo en Docsity!
PRACTICA 3
LEYES CUANTITATIVAS DE LA ELECTROLISIS
1. OBJETIVO.-
1.1.Objetivo general.-
- Determinar experimentalmente la magnitud de la primera ley de Faraday.
1.2 Objetivos específicos.-
- Realizar una electrolisis de una solución de ácido sulfúrico, midiendo el hidrogeno
producido por una corriente de intensidad conocida, durante un tiempo.
- Como aplicación, recubrir una pieza cobre, que la protegerá de la corrosión.
2. FUNDAMENTO TEORICO.-
2.1 Proceso De La Electrólisis.-
Michael Faraday nació en Inglaterra, y fue uno de los diez hijos de un herrero pobre. A los 14 años, fue aprendiz de un encuadernador de libros que dio al joven tiempo para leer e inclusive asistir a conferencias. En 1812 fue ayudante en el laboratorio de Humphrey Davy en el instituto real. Desarrolló métodos para la licuefacción de gases; descubrió el benceno y formuló las relaciones cuantitativas entre la corriente eléctrica y el grado en que se lleva a cabo una reacción química en celdas electroquímicas, ya sea para producir o para utilizar electricidad.
En esa época, el científico danés Hans Christian Oersted descubrió los campos magnéticos generados por corrientes eléctricas. Basándose en estos experimentos, Faraday logró desarrollar el primer motor eléctrico conocido. En 1831 colaboró con Charles Wheatstone e investigó sobre fenómenos de inducción electromagnética.
Observó que un imán en movimiento a través de una bobina induce en ella una corriente eléctrica, lo cual le permitió describir matemáticamente la ley que rige la producción de electricidad por un imán.
Realizó además varios experimentos electroquímicos que le permitieron relacionar de forma directa materia con electricidad.
Tras observar cómo se depositan las sales presentes en una cuba electrolítica al pasar una corriente eléctrica a su través, determinó que la cantidad de sustancia depositada es directamente proporcional a la cantidad de corriente circulante, y que, para una cantidad de corriente dada, los distintos pesos de sustancias depositadas están relacionados con sus respectivos equivalentes químicos.
Reacción química producida por medio de la corriente eléctrica que proviene de electrodos, descomponiendo los compuestos químicos y desasiéndolos en iones. 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.
2.2 Leyes De Faraday. Entre 1800-1830 Michael Faraday físico y químico inglés, realizó estudios cuantitativos referente a la relación entre la cantidad de electricidad que pasa por una solución y resultado de sus 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. Resumiendo se puede indicar que para liberar o depositar un equivalente químico de cualquier elemento son necesarios 96500 Coulombios. Esta cantidad recibe el nombre de 1 Faraday.
Dónde: m = es la masa liberada o depositada (g) n = es la valencia del elemento I = es la intensidad de corriente (A) t = es el tiempo de la electrolisis (seg.) F = es el número de Faraday (C) A = es el peso atómico del elemento (g)
La segunda Ley de Faraday: 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.
De estas leyes se concluye que se requiere la misma cantidad de electricidad para transformar un equivalente gramo de sustancia de cualquier electrolito. Esta cantidad de electricidad corresponde a 1 mol de electrones, aproximadamente, 96 500 Coulomb (C) y recibe la denominación de Faraday. Durante la electrolisis de una solución de ácido sulfúrico, se mide el volumen de hidrogeno producido por una intensidad de corriente conocida durante un tiempo determinado. En el cátodo se desprende hidrogeno y en el ánodo el cobre se oxida.
3. PARTE EXPERIMENTAL.-
2.1. Materiales.-
- 1 Vaso de precipitados de 400ml
- 1 Tubo neumometrico
- Fuente de 12 V de c.c.
- 1 Soporte universal
- Pinza porta buretas
- Amperímetro
- Cables conductores
3. RECOLECCION DE DATOS:
DATOS:
✓ PREPARAR UNA TABLA CON LOS DATOS:
MAGNITUD VALOR
TIEMPO DE ELECTROLISIS (t) 3 min INTENSIDAD DE CORRIENTE INICIAL (I) 0,53 A
INTENSIDAD DE CORRIENTE FINAL (If) 0,56 A
VOLUMEN DE HIDROGENO (v) 18.6 cm^3 ALTURA DE LA COLUMNA DE H2O (h) 26,9 cm PRESIÓN ATMOSFERICA (Patm) 495 mmHg TEMPERATURA (T) 18 ºC
Pesar la placa anódica de cobre.
Armar el circuito mostrado en la figura
Medir el tiempo de electrólisis
Medir el tiempo de electrólisis
Leer la intensidad de corriente inicial y
Medir el volumen del gas (hidrógeno ), la altura
FIN
MASA DE ANODO INICIAL (mo) 17.9091 g MASA DEL ANODO FINAL (mf) 17.8659 g PRESIÓN DE VAPOR DEL AGUA (Pv) 15.5 mmHg
✓ (^) CALCULAR EL VALOR DEL FARADAY PROMEDIO: En el Ánodo y Cátodo.
Hallamos la altura en mmHg a partir h H 2 O = 26,9 cm= 269mm
Hallamos la presión de hidrógeno
Hallamos la masa de hidrógeno
La reacción en el Cátodo (Reducción) (-):
Con “La 1ra^ Ley De Faraday”:
Hallamos el
t(seg) 0 30 90 120 180
I(A) 0,53 0,55 0,55 0,55 0,
La reacción en el Ánodo (Oxidación) (+):
Hallando la masa de cobre
Con “La 1ra^ Ley De Faraday”:
CATODO(-): Ocurre la reducción, ganancia de electrones:
- Explicar la disminución de masa ocurrida en el ánodo de cobre.
El cobre se encuentra en el ÁNODO donde ocurre un proceso de oxidación en el cual el cobre metálico se oxida a Cu ++. Es por ello que al transcurrir un determinado tiempo en el proceso electrolítico el cobre disminuirá su masa de cobre metálico y pasará a la solución como Cu ++, verificando esto se podrá observar que la solución tomará una tonalidad azulada, que se puede observar a simple vista.
Preparar una tabla por lo menos con 4 disoluciones electrolíticas,
verificando las leyes de Faraday. Además indicando las semireacciones
de los electrodos y la reacción total del sistema.
6. BIBLIOGRAFIA.-
- GUIA DE ELECTROQUIMICA INDUSTRIAL-ING.GABRIEL MEJIA
- FISICOQUIMICA-GILBERT CASTELLAN,Segunda edición.
- QUIMICA GENERAL-IBARZ
- http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/421-potenciales-estandar-de-reduccion.html
