UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE S MARCOS SAN M FACULT ACULTAD DE INGENIERIA INGE NIERIA GEOLOGICA, MINERA, METALURGICA Y GEOGRAFICA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGICA
ELECTROMETALURGIA Informe de Laboratorio #2 CELDAS EN SERIE PROFESOR
:
Ing. Dionisio Padilla
ALUMNOS
CODIGO
Vilca Lajo Richard Walter
09160100
SEMESTRE
:
2014-II
Cidad !ni"ersitaria#$ct%re 2014
Tabla de contenido 1. RESUMEN............................................................................................... 3 2. MARCO TEORICO................................................................................... 4 Celdas electrolíticas (EW).........................................................................4
a)
1. Conf!"aci#n de ci"c!ito$............................................................4 2.
Ca"acte"%$tica$ de la$ cone&ione$ el'ct"ica$ .............................4
(. Volta)e a*licado a la celda............................................................4 Potencia Eléctrica DC...............................................................................5
b)
(. MATERIALES+ E,UI-OS Y METODOS..................................................6 (.1
Mate"iale$+ E!i*o$ / Reacti0o$..................................................6
(.2
Metodolo%a.................................................................................... 6
Experime!" #. Ce$%& Simp$e...................................................................6 Experime!" '. Ce$%& Simp$e...................................................................( Experime!" 3. Ce$%& E P&r&$e$"...........................................................( . RESULTADOS..........................................................................................) E&*e"iento 1. Ce$%& Simp$e...................................................................)
CONCLUSIONES* Ce$%& Simp$e................................................................. + E&*e"iento 2. Ce$%& e Serie.............................................................#-
CONCLUSIONES* Ce$%& e Serie........................................................... #E&*e"iento (. Celda En -a"alelo......................................................##
CONCLUSIONES* Ce$%& e P&r&$e$".......................................................## 3. CONCLUSIONES GENERALES...............................................................#' 4. 5I5LIOGRA6IA....................................................................................... #3
1. RESUMEN
E$ pree!e i"rme pree!& $" re/$!&%", 01$0/$" 2 0"0$/i"e %e $& Pr10!i0& ' %e$ L&"r&!"ri" %e$ 0/r" E$e0!r"me!&$/ri& Ce$%& e Serie7, %e&rr"$$&%" e e$ Ci0$" '-#48II. Ob)eti0o7
E$ "9e!i:" %e $& pr10!i0& /e %e!ermi&r $& :&ri&0i; %e :"$!&9e 2 &mper&9e e 0e$%& eeri&%&. Re$!en7
Se re&$i<&r" $& me%i0i"e %e :"$!&9e, &mper&9e 2 e 0&$0/$" $& p"!e0i& %e 0&%& 0e$%& 2 %e !"%" e$ i!em& %e 3 0ir0/i!", celda $i*le+ celda$ en $e"ie / celda$ en *a"alelo.
L& 3 me%i0i"e e =i0ier" & /& !emper&!/r& &mie!e %e #+.+ r&%" Ce$i/, 2 e /!i$i<&r" p&r& $& 0e$%& ' !ip" %e p$&0&* p$&0& %e p$"m" 2 p$&0& %e &0er" i"xi%&$e. Dei%" &$ me"r p"!e0i&$ %e re%/00i; %e$ p$"m" e >/e =&r?& $&"r %e 1"%", 2 e$ &0er" i"xi%&$e p"r !eer / m&2"r p"!e0i&$ %e re%/00i; =&r?& $& $&"r %e 01!"%" 2 eri& %"%e e %ep"i!&ri& e$ 0"re %e $& "$/0i; %e /$&!" %e 0"re >/e =&r?& %e e$e0!r"$i!". L" re/$!&%" 0"rr""r&r" $" %e0ri!" p"r $& !e"r?&, e e$ 01!"%" e %ep"i!" /& 0ier!& 0&!i%&% %e 0"re, >/e p&r& $& pr10!i0& %e&rr"$$&%& " :ei& &$ 0&" 0&$0/$&r $& 0&!i%&% %e 0"re. P&r& $& me%i0i"e %e :"$!&9e 2 &mper&9e, $& me%i0i"e /er" m/2 0er0&& & $& %e0ri!& p"r $& !e"r?&. E e$ 0ir0/i!" %e 0e$%& e erie, e m&!/:" 0"!&!e e$ Amper&9e e &m& 0e$%& mie!& >/e $& /m& %e :"$!&9e %e $& 0e$%& er& m/2 0er0&" &$ :"$!&9e %e$ i!em& 2 p&r& e$ 0ir0/i!" e p&r&$e$", $" :"$!&9e e $& 0e$%& 2 e$ i!em& =&$$&%" er& m/2 0er0&", mie!r& >/e $& /m& %e &mper&9e 0"mpre%?& e$ &mper&9e %e$ i!em&. P&r& $& p"!e0i& %e$ 0ir0/i!" e 0"0$/2" >/e p&r& / mim" :"$!&9e %e !r&&9" /mii!r&%" p"r e$ re0!i@0&%"r, er& e0e&ri" m/0=& m1 p"!e0i& p&r& / i!em& e p&r&$e$" PB##.(#) &!! >/e p&r& / i!em& e erie PB#.(355 &!!. P&r& $& 0e$%& e erie e %e!ermi" >/e p&r& / mim" :"$!&9e %e Re0!i@0&%"r, $& %i!&0i& e!re e$e0!r"%" er& %ire0!&me!e pr"p"r0i"&$ &$ :"$!&9e %e $& 0e$%&, mie!r& >/e p&r& i:er&me!e pr"p"r0i"&$ &$ Amper&9e %e $& 0e$%&, 2 $& p"!e0i& e$ i!em& e i:er&me!e pr"p"r0i"&$ & $& %i!&0i& e!re e$e0!r"%"
2.MARCO TEORICO a) Celdas electrolíticas (E) Para realizar el proceso
de electro-obtención se requiere de instalaciones
especializadas llamadas celdas electrolíticas equipadas con sistema de circuitos eléctricos para hacer circular una corriente eléctrica continua de baja intensidad Para que el proceso se realice e!icientemente se requiere considerar los si"uientes aspectos# !" Co#$i%&raci'# de circ&itos Para pro$eer la corrie#te co#ti#&a que requiere el proceso de electrólisis% se utilizan equipos recti!icadores de corriente que mantienen constantes las características del !lujo eléctrico" " Características de las co#eio#es el*ctricas &ormalmente% las cone'iones eléctricas de las celdas de electro-obtención son mu sencillas% a que se intenta disminuir los traectos% en corriente continua alta tensión% desde los recti!icadores de corriente hasta los bancos de celdas electrolíticas +" ,olta-e a.licado a la celda partir de la serie electro-química de los metales% se podría deducir para una reacción electroquímica bastaría con aplicar una *E+% equi$alente a la suma del $oltaje requerido por la reacción anódica catódica% respecti$amente ,in embar"o% en la prctica esto no es así El $alor calculado E.% es el $alor de equilibrio de la celda en condiciones estndares% por lo tanto% es el $alor de la di!erencia de potencial de una pila !ormada bajo concentraciones de / molar% por lo que no ha circulación de corriente% sólo e'iste equilibrio bajo condiciones estndares Para considerar la situación real% entre otras cosas se debe considerar las concentraciones e!ecti$as de los reactantes continuación se e'pondrn otros criterios de $oltaje que deben tomarse en cuenta% estudiados para el caso del Cobre
Entre los ítems que se deben tomar en cuenta tenemos# / 0 1 2 4 /)
Potencial de reacción ,obre potencial en el ctodo ,obre potencial en el nodo 3esistencia óhmica en el electrolito Caída de $oltaje en los contactos Pote#cia El*ctrica DC
L& p"!e0i& e$0!ri0& e :&!i" &"0i&%& 0" / 0ir0/i!" e$0!ri0" 0"mp$e!" " 0" / 0"mp"e!e %e$ 0ir0/i!", repree!& $& !&& & $& 0/&$ $& eer?& e 0":ier!e %e, eer?& e$0!ri0& %e$ m":imie!" %e 0&r& & &$/& "!r& "rm&, !&$e 0"m" 0&$"r, eer?& me01i0& " eer?& &$m&0e&%& e 0&mp" m&!i0" " 0&mp" e$0!ri0". P&r& / rei!"r e / 0ir0/i!" DC, $& p"!e0i& e!1 %&%& p"r e$ pr"%/0!" %e$ :"$!&9e &p$i0&%" 2 $& i!ei%&% %e0"rrie!e e$0!ri0&*
- 8 VI
(.MATERIALES+ E,UI-OS Y METODOS (.1
Mate"iale$+ E!i*o$ / Reacti0o$ Tabla. Materiales, Equipos y Reactivos
MATERIALES I!e m # ' 3 4
C&!i% &% ' &ri" ' '
N"mre Ce$%& %e PC C"e0!"re e$e0!ri0" P$&0& %e P$"m" P$&0& %e A0er" I"xi%&$e
D&!" 8 C&$e %e C"re A"%" C&!"%"
E>/ip" I!e m 5
Re0!i@0&%"r
C&!i% &% #
6
G&$:&"me!r"
#
N"mre
D&!" 8 Amperime!r" 2 "$!ime!r"
Re&0!i:" I!e m ( )
N"mre S"$/0i" %e S/$&!" %e C"re Pe!&=i%r&!&%" C/SO4.5H'O A0i%" S/$/ri0" (.2
C&!i% &%
D&!"
#L
C"0. 5-rL
8
8
Metodolo%a
E&*e"iento 1. Celda Si*le 1. Se =&0e e$ i/ie!e 0ir0/i!" 2 e re&$i<& $& me%i0i"e
0"rrep"%ie!e & %i!&0i& ', 4, 6,) 0m e!re e$e0!r"%". Me%i0i"e %e Amper&9e 2 "$!&9e.
Re0!i@0&%"r 8
P$&0& %e P$"m"
Ce$%& # P$&0& %e A0er" I"xi%&$e
8
E&*e"iento 2. Celda Si*le 1. Se =&0e e$ i/ie!e 0ir0/i!" 2 e re&$i<& $& me%i0i"e
0"rrep"%ie!e 0" )0m %e %i!&0i& e!re e$e0!r"%". Amper&9e 2 "$!&9e
P$&0& %e P$"m"
Ce$%& ' Re0!i@0&%"r 8
P$&0& %e A0er" I"xi%&$e
8 P$&0& %e P$"m"
Ce$%& 3 P$&0& %e A0er" I"xi%&$e
8 E&*e"iento (. Celda En -a"alelo 1. Se =&0e e$ i/ie!e 0ir0/i!" 2 e re&$i<& $& me%i0i"e
0"rrep"%ie!e 0" )0m %e %i!&0i& e!re e$e0!r"%". Me%i0i; %e Amper&9e 2 "$!&9e.
Re0!i@0&%"r 8
P$&0& %e P$"m"
P$&0& %e P$"m"
Ce$%& 4
Ce$%& 5
P$&0& %e A0er" I"xi%&$e P$&0& %e A0er" I"xi%&$e
8
8
.RESULTADOS E&*e"iento 1. Ce$%& Simp$e
Re0!i@0&%"r 8
P$&0& %e P$"m"
Ce$%& # P$&0& %e A0er" I"xi%&$e
8
Di!&0i& 0m ' 4 6 )
EJPERIMENTO # Ce$%& # "!&9e Amper&9e "$!i" Ampere '.-) -.5( '.#( -.5 '.'6 -.4) '.3 -.4
P"!e0i& K&!! #.#)56 #.-)5 #.-)4) -.+'
Potencia de Celda: Calculada como P=VxI
Vota)e V$ Di$tancia '.4 '.3 '.' Volta)e Voltio$ '.# ' #.+ #
'
3
4
5
6
(
)
Di$tancia ent"e Elect"odo$ C
+
Amper&9e Di!&0i& -.6 -.4 A*e"a)e9 A:
-.' #
'
3
4
5
6
(
)
+
Di$tancia ent"e Elect"odo$ C
-otencia de Celda7 Calc!lada coo -8V&I
P"!e0i& Di!&0i& #.5 # -otencia 9;att$:
-.5 #
'
3
4
5
6
(
)
+
Di$tancia ent"e Elect"odo$ C
CONCLUSIONES* Celda Si*le 1. Se 0"0$/2" >/e e /& 0e$%& imp$e $& %i!&0i& e!re $"
2. (. . 3.
e$e0!r"%" !iee ee0!" "re $& p"!e0i& %e$ i!em&, e$ &mper&9e 2 e$ :"$!&9e %e $& 0e$%&. A$ &/me!&r $& %i!&0i& e!re $" e$e0!r"%", e$ p"!e0i&$ %e $& 0e$%& !ie%e & /ir. A$ &/me!&r $& %i!&0i& e!re e$e0!r"%", e$ &mper&9e %e $& 0e$%& !ie%e & &9&r. A$ &/me!&r $& %i!&0i& e!re e$e0!r"%", $& p"!e0i& %e $& 0e$%&, !ie%e & &9&r. A$ &/me!&r e$ &mper&9e e !e%r1 /& %ep"i0i; m1 r1pi%&, per" %e me"r 0&$i%&%, p"r e%e e e0e&ri" %e!ermi&r $& me9"r %i!&0i& e!re e$e0!r"%", 0"i%er&%"
$& p"!e0i& e0e&ri& %e m&er& >/e exi!& / &$&0e e!re p"!e0i& /!i$i<&%& 2 0&$i%&% %e pr"%/0!",
E&*e"iento 2. Ce$%& e Serie
P$&0& %e P$"m"
Ce$%& ' Re0!i@0&%"r 8
P$&0& %e A0er" I"xi%&$e
8 P$&0& %e P$"m"
Ce$%& 3 P$&0& %e A0er" I"xi%&$e
8
Me%i0i" Ce$%& ' Ce$%& 3 SISTEMA
EJPERIMENTO ' Si!em& e Serie Di!&0i& U&%& 0m "!&9e Amper&9e ) '.'5 -.3+ ) '.'' -.3+ 8 4.45 -.3+
P"!e0i& K&!! -.)((5 -.)65) #.(355
Potencia de Celda: Calculada como P=VxI
CONCLUSIONES* Celda$ en Se"ie 1. Se 0"0$/2e >/e $& !e"r?& e 0"rr""r& 0" $& re&$i%&%, e$
:"$!&9e i!em& e 0e$%& e erie e $& /m&!"ri& %e 0&%& /& %e $& 0e$%&, exi!e /& pe>/e& :&ri&0i; >/e e p/e%e &%9/%i0&r & err"re %e me%i0i;, per" $& re$&0i; 0" $& !e"r?& e 0$&r&. 2. E$ &mper&9e e 0"!&!e e &m& 0e$%&. C"rr""r& $" exp$i0&%" p"r $& !e"r?&. (. L& p"!e0i& %e$ i!em& e me"r >/e e / i!em& e p&r&$e$", &p$i0&%" e$ mim" :"$!&9e %e e!r&%&.
E&*e"iento (. Celda En -a"alelo
Re0!i@0&%"r 8
P$&0& %e P$"m"
P$&0& %e P$"m"
Ce$%& 4
Ce$%& 5
P$&0& %e A0er" I"xi%&$e P$&0& %e A0er" I"xi%&$e
8
Me%i0i" Ce$%& 4 Ce$%& 5 SISTEMA
EJPERIMENTO 3 Si!em& e P&r&$e$" Di!&0i& U&%& 0m "!&9e Amper&9e P"!e0i& K&!! ) 4.#) #.4 5.)5' ) 4.#4 #.3 5.3)' 4.34 '.( 8 ##.(#)
Potencia de Celda: Calculada como P=VxI
CONCLUSIONES* Celda$ en -a"alelo 1. Se 0"0$/2e >/e e$ i!em& e p&r&$e$" exie m& p"!e0i& 2. (.
. 3.
>/e e$ i!em& e erie. Se 0"rr""r& 0" $& !e"r?&, e$ &mper&9e !"!&$ %e$ i!em& e $& /m& %e $" &mper&9e %e 0&%& 0e$%&. Se %e%/0e >/e $& 0e$%& N/mer" 4 !ei& /& rei!e0i& / !&!" me"r & $& 0e$%& N/mer" 5, %ei%" & / me"r &mper&9e %e 0e$%&. Se 0"rr""r& 0" $& !e"r?& >/e e$ :"$!&9e %e$ i!em& e 0&i e$ mim" %e$ %e 0&%& 0e$%&. Exi!e /& per%i%& %e :"$!&9e %ei%" p"i$eme!e & $& 0&?%& %e :"$!&9e e $" 0"e0!"re, $" 0/&$e e!&& / p"0" "xi%&%".
8
3. CONCLUSIONES GENERALES Celda Si*le 1. Se 0"0$/2" >/e e /& 0e$%& imp$e $& %i!&0i& e!re $"
2. (. . 3.
e$e0!r"%" !iee ee0!" "re $& p"!e0i& %e$ i!em&, e$ &mper&9e 2 e$ :"$!&9e %e $& 0e$%&. A$ &/me!&r $& %i!&0i& e!re $" e$e0!r"%", e$ p"!e0i&$ %e $& 0e$%& !ie%e & /ir. A$ &/me!&r $& %i!&0i& e!re e$e0!r"%", e$ &mper&9e %e $& 0e$%& !ie%e & &9&r. A$ &/me!&r $& %i!&0i& e!re e$e0!r"%", $& p"!e0i& %e $& 0e$%&, !ie%e & &9&r. A$ &/me!&r e$ &mper&9e e !e%r1 /& %ep"i0i; m1 r1pi%&, per" %e me"r 0&$i%&%, p"r e%e e e0e&ri" %e!ermi&r $& me9"r %i!&0i& e!re e$e0!r"%", 0"i%er&%" $& p"!e0i& e0e&ri& %e m&er& >/e exi!& / &$&0e e!re p"!e0i& /!i$i<&%& 2 0&$i%&% %e pr"%/0!",
Celda$ en Se"ie . Se 0"0$/2e >/e $& !e"r?& e 0"rr""r& 0" $& re&$i%&%, e$
:"$!&9e i!em& e 0e$%& e erie e $& /m&!"ri& %e 0&%& /& %e $& 0e$%&, exi!e /& pe>/e& :&ri&0i; >/e e p/e%e &%9/%i0&r & err"re %e me%i0i;, per" $& re$&0i; 0" $& !e"r?& e 0$&r&. 3. E$ &mper&9e e 0"!&!e e &m& 0e$%&. C"rr""r& $" exp$i0&%" p"r $& !e"r?&. 4. L& p"!e0i& %e$ i!em& e me"r >/e e / i!em& e p&r&$e$", &p$i0&%" e$ mim" :"$!&9e %e e!r&%&.
Celda$ en -a"alelo 4. Se 0"0$/2e >/e e$ i!em& e p&r&$e$" exie m& p"!e0i&
>/e e$ i!em& e erie. <. Se 0"rr""r& 0" $& !e"r?&, e$ &mper&9e !"!&$ %e$ i!em& e $& /m& %e $" &mper&9e %e 0&%& 0e$%&. =. Se %e%/0e >/e $& 0e$%& N/mer" 4 !ei& /& rei!e0i& / !&!" me"r & $& 0e$%& N/mer" 5, %ei%" & / me"r &mper&9e %e 0e$%&. >. Se 0"rr""r& 0" $& !e"r?& >/e e$ :"$!&9e %e$ i!em& e 0&i e$ mim" %e$ %e 0&%& 0e$%&. 1?. Exi!e /& per%i%& %e :"$!&9e %ei%" p"i$eme!e & $& 0&?%& %e :"$!&9e e $" 0"e0!"re, $" 0/&$e e!&& / p"0" "xi%&%".
4. 5I5LIOGRA6IA
Fisicoquímica, G&!" P" M/", #+)#. '%& E%i0i" Electricidad y Electromagnetismo, Lei:& N&:eir", '--6, 3r& E%i0i". Guia de Laboratorio ElectroMetalurgia, Di"ii" P&%i$$&.
