#08.1 Electrolisis

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA

FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA Laboratorio de Quimica General PRACTICA N° 08:ELECTROLISIS

PROFESOR: Marcela Paz Castro CURSO: Química General HORARIO: Viernes 17:00 - 19:00 horas MESA: # 2 INTEGRANTES: y y y y y

Castro Chacón, André Arturo Gregorio Alva, Félix Nahúm Ortega de la Cruz, Julio César Valverde Gonzáles, Carlos N. Orellana Solís, César Eduardo

11170107 11170239 11170174 11170283 11170264 LIMA ± PERU 2011

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Facultad de Ingeniería Industrial Industrial

INTRODUCCIÓN El deterioro de las estructuras de concreto reforzado ha sido un tema de gran relevancia para la industria de la construcción en los últimos años. Se calcula un costo de 300,000 millones de dólares por fallas en la infraestructura en los Estados Unidos de América Así mismo, se estima que de esa cantidad, es posible evitar pérdidas por alrededor de 100,000millones de dólares tomando medidas de prevención contra la corrosión .La corrosión del refuerzo metálico embebido es reconocida como uno de los mayores problemas en estructuras de concreto convirtiéndose en un tema que requiere la atención de los ingenieros de mantenimiento de estructuras de concreto, tales como carreteras y puentes El fenómeno de oxidación del refuerzo metálico afecta significativamente las características funcionales del concreto armado tales como la adherencia, además de inducir la formación de agrietamientos y desprendimientos de trozos de concreto, lo que compromete la integridad estructural. La electroquímica esta en nuestra realidad podemos notarlos: por ejemplo las baterías son pilas volcánicas que funcionan mediante reacciones electroquímicas (redox) La electroquímica estudia las reacciones químicas producidas por acción de la corriente eléctrica (electrólisis) así como la producción de una corriente eléctrica mediante reacciones químicas (pilas, acumuladores), en pocas palabras, es el estudio de las reacciones químicas que producen efectos eléctricos y de los fenómenos químicos causados por la acción de las corrientes o voltajes La electroquímica, rama de la química que estudia las interrelaciones entre los procesos químicos y los procesos eléctricos. El flujo de electrones desde un punto a otro se llama corriente eléctrica. Cuando la concentración de electrones se iguala en ambos puntos, cesa la corriente eléctrica. El material por el cual fluyen los electrones se denomina conductor. Los conductores pueden ser de dos tipos: conductores electrónicos o metálicos, y los conductores electrolíticos. La conducción tiene lugar por la migración directa de los electrones a través del conductor bajo la influencia de un potencial aplicado. El punto principal de el presente trabajo, será la electroquímica, electroquímica, las aplicaciones aplicaciones que esta posee, cuáles son sus unidades fundamentales. También trataremos el anteriormente tratado tema, la electrolisis y los procesos electroquímicas (redox).

Laboratorio Laboratorio de Química General

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PRINCIPIOSTEORICOS 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 concentraciones de los elementos o compuestos deseados. 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%. Ánodo

El ánodo es un electrodo en el cual se produce la reacción de oxidación. Un error muy extendido es que la polaridad del ánodo es siempre positivo (+). Esto es a menudo incorrecto y la polaridad del ánodo depende depende del tipo de dispositivo, y a veces incluso en el modo que opera, según la dirección de la corriente eléctrica, basado en la definición de corriente eléctrica universal. En consecuencia, en un dispositivo que consume energía el ánodo es positivo, y en un dispositivo que proporciona energía el ánodo es negativo.


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Cátodo El cátodo es un electrodo en el cual se produce la reacción de reducción. Un error muy extendido es pensar que la polaridad del cátodo es siempre negativa (-). La polaridad del cátodo depende del tipo de dispositivo, y a veces incluso en el modo que opera, según la dirección de la corriente eléctrica, basado en la definición de corriente eléctrica universal. En consecuencia, en un dispositivo que consume energía el cátodo es negativo, y en un dispositivo que proporciona energía el cátodo es positivo.

Aplicaciones de la electrólisis y y y

y

y

y y

Producción de aluminio, litio, sodio, potasio y magnesio. Producción de hidróxido de sodio, clorato de sodio y clorato de potasio. Producción de hidrógeno con múltiples usos en la industria: como combustible, en soldaduras, etc. La electrólisis de una solución salina permite producir hipoclorito (cloro): este método se emplea para conseguir una cloración ecológica del agua de las piscinas. La electrometalurgia es un proceso para separar el metal puro de compuestos usando la electrólisis. Por ejemplo, el hidróxido de sodio es separado en sodio puro, oxígeno puro y agua. La anodización es usada para proteger los metales de la corrosión. La galvanoplastia, también usada para evitar la corrosión de metales, crea una película delgada de un metal menos corrosible sobre otro metal.


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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Electr olisis KI (Aq)(yoduro de potasio) KI (Aq) electrodo inerte (carbono). KI (Aq)

I2

Cátodo

Ánodo :

+

Ánodo

Cátodo

2I-1 :2I

I2

2H+

+

I-

KI (Aq)


2e-

KOH

+

+

H2

eH2

H+

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    





Colocamos la cantidad suficiente de solución de KI (Aq)a 0,5 M en el tubo en ³U´ Instalamos el aparato de electrolisis como se observa en la foto Hicimos las conexiones eléctricas correspondientes y dejamos transcurrir la electrolisis alrededor de 10 minutos Conforme se desarrollaba la electrolisis pudimos observar que el color de la solución comenzaba a cambiar oscureciéndose poco a poco. Al finalizar la electrolisis observamos que la parte oscura de la solución se concentraba más por la derecha (ánodo) y que el lado izquierdo del tubo en U comenzaba a expulsar gas debido a que comenzaba burbujear y el olor era diferente. Al comparar las observaciones con las ecuaciones concluimos que la parte oscura de la solución era el I 2 el cual se trasladaba al ánodo, mientras que el gas expulsado por el cátodo era H 2el cual era expulsado por la reacción Una vez retirados los implementos tomamos 2 ml de la parte del ánodo y 2 ml de la parte del cátodo. Ambas muestras los colocamos en tubos de ensayos (2 tubos por cada muestra) para luego utilizarlos.


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A continuación utilizaremos las muestras que extrajimos para un mayor estudio del experimento:

Cátodo

gotero = 2ml

2 ml

1 ml

1 ml

Al primer tubo de 1ml se le agrega fenolftaleína, al realizar esta acción se puede observar que el líquido en el tubo se torna de un color fucsia. Esto nos da a entender que el líquido esta en medio básico 

En el segundo tubo se le adiciona 20 gotas de FeCl 3 y esto ocasiona que el líquido en el tubo cambie a un color ladrillo. 


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Ánodo

2ml

gotero = 2 ml

1ml

1 ml

En el primer tubo de 1 ml se le adiciona CCl4 y se puede notar que han aparecido dos fases: la que se presenta en la parte superior y de color amarillo es yoduro y la que se encuentra en la parte inferior y de color rosado es la de CCl 4. 

En el segundo tubo de ensayo se le agrega 2 gotas de almidón (color azul) y se puede notar que el líquido se torna de color negro. 


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2.

Electrólisis CuSO4 (Aq) con electr odo odo inerte (carbono) (apr ox oximadamente 10 minutos) Cu+2

Cu + Cátodo

Ánodo

O2

+ 2H+ Ánodo

2ml

A. de metilo Rojo

3.5

anaranjado

Fenolftaleína amarilloIncoloro

rojo

8

4.5

1 ml


10

1 ml

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En el primer tubo al añadir anaranjado de metilo se puede observar que el líquido toma un color rojo, lo que indica que es menor que 3.5 en la escala dada anteriormente.  Para el segundo tubo al agregar fenolftaleína se nota que el líquido no cambia en su apariencia lo que quiere decir que es menor de 8, según la escala dada anteriormente.  Se puede concluir que se está trabajando con un PH ácido. 

Cátodo 20 gotas de HNO 3

Cu + 

HNO3

NO2

+

Cu2+(Aq)

+

H2O

Al adicionar el HNO3 se llega a notar claramente el cobre presente en la plancha de metal.


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Electr olisis CuSO4 (Aq) c on electr odos odos activos

3.

e

-

+-

10 gotas H 2SO4

cc H2SO4 se hecha para que aumente la conductividad El

Cu2+ Cu2+ Cu2+

ÁNODO Oxidación Cu2+ + 2e-

Cu



CÁTODO reducción

Cu2+ + 2e-

Cu

Conforme se desarrollaba el experimento se observa que el cobre de la aguja se traslada a la placa


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RECOMENDACIONES    

Lavar los materiales antes de iniciar el experimento. Asegurarse de que la conexión este correctamente colocada, dado que si esta al revés el experimento no saldrá como se desea. Nunca juntar los electrodos dado que se podría generar un corto circuito. Después de terminar el primer experimento lavar el gotero para que no contamine la siguiente muestra.


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BIBLIOGRAFIA      

Academia Cesar Vallejo. Química. Editorial lumbreras. Lima- Perú Raymond Chang-QUIMICA-novena edición-año 2007 Whitten Kenneth. Química General. Edit MC Graw Hill. Tercera edición.1992 http://cipres.cec.uchile.cl/~cdolz/links/1.2%20electroquimica%20.html http://es.scribd.com/doc/53291380/quimica_general http://www.profesorenlinea.cl/quimica/electrolisis_concepto.htm


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