Facultad de Ciencias de la Salud Departamento de Ciencias Biológicas Laboratorio de Análisis Instrumental Electrodeposición de cobre Sebastián Sariego Benítez, Ingeniería en Biotecnología, Viña del Mar, Chile Abstract La electrodeposición de cobre es un recubrimiento de metales muy usado en la industria, y se usa mucho como paso previo a otros recubrimientos más específicos, en este laboratorio se realizó una electrodeposición de cobre en 2 objetos metálicos (clip y llave), y en base a la primera ley de faraday se discutieron los resultados. Palabras Clave: electrodeposición, cobre, electroquímica
Introducción La electrodeposición es un proceso electroquímico en el cual se realiza un recubrimiento, generalmente metálico, a una pieza, usando un sistema en el cual consiste en tener un ánodo y un cátodo, poniendo la pieza en una solución electrolítica, con alguna fuente de cargas eléctricas, para cubrir o depositar una capa metálica a la pieza en cuestión. En este proceso se usan productos químicos, generalmente puros, algunas sales y metales, para así asegurar que la depositacion de los metales sea completa. Los objetos a recubrir generalmente pueden contener algunas impurezas o defectos en su superficie, algunos ejemplos pueden ser: asperezas, grasas, aceites, óxidos y sales, para los cuales se han ideado métodos fisicoquímicos según el defecto presentado para su corrección previa a la electrodeposición, como por ejemplo: Rectificado, pulido, chorreado, desengrase decapado mordentado y activado. Entre los tipos mas comunes de recubrimiento están los Cobreados, a base de cobre, Niquelado a base de níquel, el cromado y el Cincado, a base de Cromo y Zinc respectivamente. En esta experiencia se hará la electrodeposición de cobre de una pieza
metálica, usando una lamina de cobre y una solución electrolítica de CuSO 4 en la que se vera según lo entregado por los instrumentos y con ayuda también de la primera Ley de faraday, la que enuncia: “La masa de sustancia liberada en una electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que ha pasado a través del electrolito ”. ”.
Materiales y Metodología Amperímetro Pinzas Cronómetro Vaso plástico Pila AA Llaves, Clips HCl CuSO4 [1M] Lamina de Cobre Se prepararon 2 soluciones, 200mL de CuSO 4 1M, para esto se pesaron 49,9360g de CuSO 4 y se disolvieron en 200mL de H 2O Destilada, se preparó a la vez una solución al 4% de HCl (37% inicial), para esto se tomaron 10,8mL de HCl, los cuales se aforaron a 100mL.
Se limpian la llave y el clip en HCl 4% para remover ácidos y sales, y dejar una superficie más prolija para la electrodeposición. Después se vertió el CuSO 4 en el vaso plástico y para realizar la electrodeposición de cobre se montó el equipo tal como indica la Imagen 1
-3
-1
ne- = Q/F = 119,7 C / 96485 C·mol = 1,24x10 ne-3 -4 nCu(II) = ne-/2 = 1,24x10 n / 2 = 6,2x10 nCu(II) -4 mCu(II) = nCu(II) * 63,55 = 6,2x10 nCu(II) * 63,55 = 0,0394 gCu(II)
Electrodeposición de cobre en llave
Tabla 3 – Masas y Variaciones Objeto
Masa Inicial
Masa Final
Variación
Llave
10,3737g
10,4289g
0,0552g
Lamina de Cu
3,1840g
3,1684g
0,0156g
Tabla 4 - Intensidades
Imagen 1.
Intensidad
Se midió la intensidad del experimento a los 0 minutos (T 0), 5 minutos (T 5), 10 minutos (T 10), 15 minutos (T 15), se realizaron 2 electro deposiciones, una para el clip y otra para la llave y se anotaron los datos de la experiencia en las siguientes tablas.
Electrodeposición de cobre en clip Tabla 1 – Masas y Variaciones Masa Inicial
Masa Final
Variación
Clip
0,4111g
0,4293g
0,0182g
Lamina de Cu
3,1684g
3,1442g
0,0242g
Tabla 2 - Intensidades T0
T5
T10
T15
0,136 A
0,134 A
0,133 A
0,130,1 A
0,133 A
Tiempo Total: 900 seg. Q = I x t = 0,133 A * 900 seg = 119,7 C
T10
T15
0,130 A
0,136 A
0,136,2 A
0,137 A
Prom. Intensidad
0,134 A
Tiempo Total: 900 seg.
Análisis de Resultados
Objeto
Prom. Intensidad
T5
Q = I x t = 0,134 A * 900 seg = 120,6 C -1 -3 ne- = Q/F = 120,6 C / 96485 C·mol = 1,25x10 ne-3 -4 nCu(II) = ne-/2 = 1,25x10 n / 2 = 6,25x10 nCu(II) -4 mCu(II) = nCu(II) * 63,55 = 6,2x10 nCu(II) * 63,55 = 0,0374 gCu(II)
Resultados
Intensidad
T0
Los promedios de intensidad de la electrodeposición realizada en los 2 casos (clip y llave), fueron casi iguales (0,133 A, y 0,134 A respectivamente), para lo cual no se esperaba un gran cambio, ya que los materiales del montaje eran los mismos para los 2 casos (para su reproducibilidad). Lo que no concordó con los cálculos electroquímicos, fue la variación de masa de la lámina de cobre y el objeto a electrodeponer. En el caso del clip, la variación de la lamina de cobre y del clip fueron 0,0182g y 0,0242g respectivamente y según el calculo serían 0,0394g de cobre los electrodepuestos, al igual que en el caso de la llave (0,0552g llave de variación y 0,0156g de variación en la lamina de cobre) comparando con los 0,0374
gramos de Cobre del resultado de la formula electroquímica. Estas diferencias en la variación con el método electroquímico pueden haberse debido a transferencia de cobre a otro metal dentro del vaso de plástico donde se hizo la electrodeposición. Alguna suciedad en este; en el caso del clip, fueron 2 los clip electrodepuestos, (uno de una compañera de grupo), por ende como se tomo solo la variación en un clip y en la lamina de cobre se perdió para los 2 clip. En el caso de la llave, estas siempre tienen astillas de metal, las cuales pueden haber quedado en solución, y no se contaron en el peso final de la llave electrodepuesta. Yo creo que para una próxima reproducción de este experimento se podría usar HCl un poco más fuerte para limpiar las piezas, para así tener un metal mas prolijo y sin tanta interferencia de superficie para que así la electrodeposición sea la máxima.
Conclusión La electrodeposición de metales es una técnica muy usada en muchos ambientes, como por ejemplo: Carrocería de autos, Recubriendo con cromo partes de la cocina, baño, metales en general, por lo cual es importante conocer estas técnicas instrumentales y el fundamento electroquímico detrás de ellas. A pesar de algunos errores experimentales en los datos finales, se puede decir que los objetivos fueron cumplidos a cabalidad.
Web grafía http://es.wikipedia.org/wiki/Electrodeposici%C3%B3 n http://www.jmcprl.net/GLOSARIO/ELECTRODEPO SICION.htm
Cuestionario 2.- ¿Por qué el cobre es el primer metal que se debe electrodepositar en un recubrimiento electrolítico? El recubrimiento de cobre se utiliza generalmente como una capa intermedia. Solamente en unas pocas aplicaciones se utiliza como recubrimiento final. Ya que es un metal económico y de fácil manejo y a la vez se obtiene una gran nivelación en zonas de baja densidad, que lo hacen un proceso ideal para recubrir piezas con formas complicadas.
3.- ¿Para qué se emplea el cloruro de paladio en el recubrimiento electrolítico de plásticos? Para dar carga al plástico para que el metal pueda recubrirlo.
