«AÑO DE LA PROMOCION DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y COMPROMISO CLIMATICO»
UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACUL ACULT TAD DE INGENIERI INGENIERIA A
ALEXANDER ESCOBAR AROCUTIPA 2010-34761
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CONTENIDO DEL TEMA
DESARROLLO HISTORICO DE LA ELECTROQUIMICA
ELECTROMETALURGIA
PROCESOS ELECTROMETALÚRGICOS
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Electro obtención obtención (Electrowinning) de metales Electro refinación (Electrorefining) de metales Galvanoplastia (Electroplating) Electro conformado (Electroforming)
ELECTROQUIMICA
ELECTROLISIS Reacción redox (Oxidación (Oxidación-reducción -reducción))
TIPOS DE TRANSFORMA TRANSFORMACIONES CIONES Transformaciones Transformacion es espontáneas Transformaciones no espontáne espontáneos os
TIPOS DE REACCIONES Reacción de oxidación
DESARROLLO HISTORICO DE LA ELECTROQUIMICA
William Nicholson
Michael Faraday
Fue descubierto accidentalmente en 1800 por William Nicholson mientras estudiaba el funcionamiento de las baterías. Entre los años 1833 y 1836 el físico y químico inglés Michael Faraday desarrolló las leyes de la electrólisis que llevan su nombre y acuñó los términos electrolíticos.
Michael Faraday, Químico inglés considerado el fundador de la electroquímica actual. Estudio solo la primaria, para su suerte fue ayudante de un encuadernador y fue ahí donde aprovecho para auto educarse.
DESARROLLO HISTORICO DE LA ELECTROQUIMICA Fines del siglo XVIII Se establece la diferencia entre: Cuerpos conductores. Ej. Metales. Cuerpos no conductores. Ej. Azufre, sales. Soluciones: a) Conducen corriente eléctrica. b) No conducen corriente eléctrica.
Por los años 1832 . Faraday Introduce los términos: electrólisis, electrolito, electrodo, ánodo, cátodo, ión, catión y anión y formula las leyes cualitativas y cuantitativas
En 1889 Se produce la aplicación en la electrodeposición del aluminio por Herault en Francia y Hall en EE.UU.
ELECTROMETALURGIA
La electrometalurgia se define como la rama de la metalurgia que usa l a energía eléctrica para la producción y tratamiento de los metales, la energía eléctrica es convertida en calor con el fin de producir la temperatura necesaria para el proceso o servir para descomponer un compuesto por acción de electrolítica en el que el calor generado es relativamente pequeño ó por electrolisis, en la que la cantidad de calor empleado es necesariamente grande. La electrometalurgia en solución
acuosa : Aplicada fundamentalmente a la producción de Cu, Zn, Ni, Co, Pb, Ag, Au y otros metales menores (Cd, Cr, Mn, Ga, Ti, Te). La
electrometalurgia en sales fundidas : Aplicada principalmente a la producción de Al, Li, Mg, Na, K y otros metales menores (Tierras raras, Ti, V, W,
PROCESOS ELECTROMETALURGICOS
A - Electro obtención (Electrowinning) de metales B - Electro refinación (Electrorefining) de metales C - Galvanoplastia (Electroplating) D - Electro conformado (Electroforming)
PROCESOS ELECTROMETALURGICOS
A - Electro obtención (Electrowinning) de metales Consiste en la extracción de metales a partir de soluciones, en forma de depósitos metálicos puros, densos y compactos o depósitos metálicos en polvo (pulvi-electrometalurgia) o bien, depósitos de compuestos metálicos (óxidos, hidróxidos o sales).
PROCESOS ELECTROMETALURGICOS
B - Electro refinación (Electrorefining) de metales Consiste en la obtención de depósitos metálicos de alta pureza a partir de un metal impuro. Consiste en recubrimientos metálicos delgados con fines anticorrosivos o estéticos ( cromados)
PROCESOS ELECTROMETALURGICOS
C - Galvanoplastia (Electroplating) Consiste en recubrimientos metálicos delgados con fines anticorrosivos o estéticos (cromados). El proceso se basa en el traslado de iones metálicos desde un ánodo a un cátodo, donde se depositan, en un medio líquido acuoso, compuesto fundamentalmente por sales metálicas y ligeramente acidulado.
PROCESOS ELECTROMETALURGICOS
D - Electro conformado (Electroforming) Consiste en la elaboración de piezas metálicas especiales por vía electrolítica. El electroconformado es un proceso de deposición electrolítica utilizado para la fabricación de cáscaras metálicas de pared delgada. Su principal atractivo es su gran capacidad para reproducir hasta el más mínimo detalle de la superficie del modelo empleado en el proceso. Es conocido desde mediados del siglo XIX, y es empleada hoy en día para la fabricación de productos de rejilla de precisión, en micro y nanofabricación, y en el desarrollo de herramientas y utillajes
ELECTROQUIMICA
La electroquímica es una rama de la química que estudia las reacciones químicas producidas por acción de la corriente eléctrica, así como la producción de corriente eléctrica, mediante reacciones químicas.
Transformación química
Energía eléctrica Batería y EW
ELECTROLISIS
La electrolisis, o descomposición de la materia que acompaña al paso de la electricidad a través de ella, y la acción de la celda galvánica, o el papel de una reacción química como un generador eléctrico. En cualquier proceso electrolítico debe producirse una reacción de oxidación en el ánodo y una reacción de reducción en el cátodo. La palabra Electrólisis viene de las raíces electro , electricidad y lisis , separación
PROCESO DE ELECTROLISIS
Se funde o se disuelve el electrólito en un determinado disolvente, con el fin de que dicha sustancia se separe en iones (ionización).
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ánodo
Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una Cátodo fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la disolución. El electrodo conectado al polo positivo se conoce como ánodo, y el conectado al Catión negativo como cátodo Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones negativos, o aniones, son atraídos al ánodo, mientras que los iones positivos, o cationes, se desplazan hacia el cátodo.
+
+
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anión
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+
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+
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+
La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos es aportada por la fuente de alimentación eléctrica.
En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre estos y los iones, produciéndose nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones al ánodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del cátodo (-).
PROCESOS DE ELECTROLISIS
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En todo proceso electrolítico ocurren dos semirreaciones:
REDUCCIÓN: se caracteriza por una ganancia de electrones y se verifica en el electrodo negativo (cátodo) OXIDACIÓN: se caracteriza por una pérdida de electrones y se verifica en el electrodo deficiente de electrones o positivo (ánodo) No obstante , estas reacciones no son necesariamente la de oxidación de los iones negativos y la de reducción de los iones positivos presentes en la disolución. En una disolución acuosa, tanto el agua como los electrodos pueden ser oxidados o reducidos. •
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REACCION REDOX (OXIDACION – REDUCCION)
Las reacciones en las que el nº de oxidación de dos ó más sustancias cambia se llaman reacciones de oxidación reducción (0) (+2) (+2) (0) 2+ 2+ Zn ( s) + Cu ( ac) → Zn ( ac) + Cu(s) Las reacciones redox constan de dos partes o semireacciones que ocurren simultáneamente. OX IDA CIÓN : PÉRDIDA de elec tro nes de u n a m o lé c u la , áto m o ó ión . - Zn ( s) → Zn2+ ( ac) + 2e
RE DU CC IÓN : GANANCIA de electron es de u n a m o lé c u la , áto m o ó ión . - → Cu(s) Cu 2+ ( ac) + 2e
ESTADOS DE OXIDACION
El estado o número de oxidación (EOX ) es la carga eléctrica que tiene un elemento cuando forma parte de un compuesto. Oxidante (Agente Oxidante) Cualquier sustancia pura (elementos, compuestos) que capta, recepta o gana electrones para reducirse. El oxidante contiene siempre al elemento que se reduce. Reductor (Agente Reductor ) Sustancia pura (elementos, compuestos) que cede, dona o pierde electrones para oxidarse. El reductor contiene al elemento que se oxida.
EJEMPLO Zn Cu
Zn
Zn Cu
2
2e
2e
Zn
Cu
2
0
Cu
0
Zn = Agente Reductor. Su estado de oxidación pasa de 0 a +2, dona electrones a los iones cobre y hace que se reduzca. Cu++ = Agente Oxidante. Su estado de oxidación pasa de +2 a 0, acepta electrones del zinc metálico y hace que éste se oxide.
Experimentalmente, no es posible observar una semireacción aislada, debido a que siempre debe haber una segunda semireacción que sirva como fuente o como receptor de electrones, es decir, una semireacción individual es un concepto teórico
TIPOS DE TRANSFORMACION
B - Transformaciones no espontáneos. Si un metal en la naturaleza se encuentra como óxido o sulfuro es necesario dar energía para obtener el metal, entonces esta transformación no es espontánea. Energía eléctrica
Transformación química Proceso no espontáneo
TIPOS DE REACCIONES
A)
Reacción de oxidación
El oxigeno es un gas fácilmente disponible del medio ambiente y toma parte en muchas reacciones de la vida cotidiana. La adición de oxigeno a un átomo, ión o una molécula; se conoce como una
reacción de
oxidación. Ej. Un metal al medio ambiente será oxidado.
TIPOS DE REACCIONES
Remoción de electrones desde un átomo o grupo de átomos, es también una reacción de oxidación, es decir pierde electrones y por lo general se carga positivamente, pero también se puede neutralizarse, como en el caso del cloro. Ejemplo. Feº = Fe+2 + 2e2Cl- = Cl2 + 2e-
TIPOS DE REACCIONES B - Reacción de Reducción Remoción de oxigeno. La reacción de reducción es una reacción opuesta a la reacción de oxidación, es decir el oxigeno será removido del óxido.
TIPOS DE REACCIONES
B - Reacción de Reducción Adición de electrones, a un átomo o grupo de átomos, también es una reacción de reducción, es decir gana electrones y por lo general se neutraliza o se carga negativamente. Cl2 + 2e- = 2ClCu++ + 2 e- = Cuº
