UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE CIECIAS QUÍMICAS LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA INFORME# 9 1. TEMA: “ELECTRONIQUELADO” 2. OBJETIVO: •
Determinar la influencia de la temperatura, tiempo y densidad de corriente para lograr el niquelado de monedas de cobre.
3. MARCO TEÓRICO: El niquelado es un recubrimiento metálico de níquel, realizado mediante baño electrolítico, que se da a los metales, para aumentar su resistencia a la oxidación y a la corrosión y mejorar su aspecto en elementos ornamentales. Hay dos tipos de niquelado: Niquelado mate y Niquelado brillante. •
El niquelado mate se realiza para dar capas gruesas de níquel sobre hierro, cobre, latón y otros metales (el aluminio es un caso aparte) es un baño muy concentrado que permite trabajar con corrientes de 8 20 amperios por decímetro cuadrado, con el cual se consiguen gruesos capas de níquel en tiempos razonables. Los componentes que se utilizan en el niquelado son: Sulfato de níquel, cloruro de níquel, ácido bórico y humectante.
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El niquelado brillante se realiza con un baño de composición idéntica al anterior al que se le añade un abrillantador que puede ser sacarina por ejemplo. Para obtener la calidad espejo la placa base tiene que estar pulida con esa calidad. La temperatura óptima de trabajo está entre 40 y 50 °C, pero se puede trabajar bien a la temperatura ambiente.
En los baños de niquelado se emplea un ánodo de níquel que se va disolviendo conforme se va depositando níquel en el cátodo. Por esto la concentración de sales en el baño en teoría no debe variar y esos baños pueden estar mucho tiempo en activo sin necesidad de añadirles sales. Los recubrimientos de níquel se caracterizan por su aspecto ligeramente inferior de recubrimientos de cromo (peor brillo, posibilidad de puntos de luz), una menor resistencia a la corrosión y menor resistencia mecánica, pero que son más baratos.
El níquel se suele emplear más a menudo con objetos de acero. Un recubrimiento duradero se consigue mediante un primer revestimiento con una gruesa capa de cobre, como capa intermedia para mejorar adherencia del acero y el níquel. A continuación, una capa más delgada de níquel. En los recubrimientos de más alta calidad tal sistema sirve como capa base para una capa de cromo. 4. PARTE EXPERIMENTAL: 4.1.
MATERIALES Y REACTIVOS:
MATERIALES: •
Fuente de poder
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Vaso de precipitación de 1000 mL
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Termómetro
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1 Moneda de 1 centavo norteamericano (nueva)
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Ánodo de níquel
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Balanza
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Cronometro
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Agitador magnético con fuente de calentamiento
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Multímetro REACTIVOS:
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HNO3 5%
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Agua destilada
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NiSO4. 6H2O
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H3BO3 Baño de níquel tipo Watts
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NiCl2. 6H2O
4.2. •
PROCEDIMIENTO:
Armar el equipo de acuerdo al siguiente gráfico:
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Colocar 250 mL de baño tipo watts en el vaso de precipitación.
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Lavar la moneda de un centavo (previamente pesada) con HNO 3 al 5% y luego con agua destilada, hasta observar que queden limpias y brillantes.
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Conectar la pieza de níquel al ánodo (polo positivo) y la moneda de un centavo al cátodo (polo negativo).
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Encender la fuente de poder e iniciar el proceso de niquelado, estableciendo los parámetros: temperatura, intensidad de corriente y tiempo de niquelado.
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Al terminar el proceso, lavar las monedas con agua destilada y pesar en balanza analítica.
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Calcular el depósito de níquel en la moneda.
5. RESULTADOS: MONEDAS DE COBRE Peso Inicial (g)
Peso Final (g)
2,48 2,53 2,50 2,48
2,51 2,55 2,51 2,50 PLACAS DE BRONCE
Peso Inicial (g)
Peso Final (g)
0,76 0,76 0,65 0,64
0,76 0,79 0,78 0,66
Tiempo Niquelado(min) 5,9 3,2 4,4 3,01
de
Tiempo Niquelado(min) 0,37 0,49 1,15 1,21
de
6. OBSERVACIONES: •
Se colocó en ele cátodo la piedra de níquel y en el ánodo la muestra para ser niquelada; las dos se encontraban en el interior de un vaso de precipitación que contenía el baño de níquel tipo Watts.
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Según los datos obtenidos se pudo observar que en las monedas de cobre se depositó mayor cantidad de níquel que en las placas de bronce.
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En las placas de bronce el peso final casi no varía con respecto al peso inicial a excepción de la tercera placa.
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El tiempo de niquelado en las placas de bronce es menor que en las monedas de cobre.
7. DISCUSIONES: •
En el baño Watts de níquel, el NiSO 4 actúa como la principal fuente de iones, y el cloruro de níquel activa la superficie de depósito de los iones cloro sobre los ánodos del níquel.
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El ácido bórico reduce la formación de defectos a altas densidades de corriente que se genera por la acidificación de la solución debido al exceso de iones H+.
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Los iones cloro permiten la conducción de la corriente a través de la solución, estos iones provienen del cloruro de níquel.
8. CONCLUSIONES: •
El estudio de los iones y de los complejos que se encuentran presentes en el baño es muy importante, ya que esto nos permite determinar el rango del pH y de la temperatura a la cual debemos realizar dicho baño para obtener un recubrimiento óptimo.
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Aunque el cobre y las láminas de bronce tienen peso similar, el depósito de níquel fue diferente siendo más óptimo en las láminas de bronce, debido a que son aleaciones.
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El ácido bórico ayuda a que el depósito de níquel en las monedas y en la lámina de bronce sea mejor, permitiéndonos tener mejor resultados.
9. CUESTIONARIO: ¿Qué es el electro niquelado? Consiste en la aplicación en la superficie de un objeto una capa de níquel. La finalidad, generalmente, es mejorar la resistencia a la
corrosión, o por cuestiones decorativas o como base para otros revestimientos galvanoplásticos. Debido a su características especiales el níquel está particularmente bien adaptado para muchas aplicaciones como metal de revestimiento. El níquel es resistente al aire, el agua, los ácidos y álcalis diluidos. El níquel no es resistente al ácido nítrico, ni al ácido clorhídrico o al amoniaco concentrados. Las superficies de níquel no son resistentes a la oxidación, es decir, puede causar la decoloración oscura con el tiempo. El níquel es de un color plateado, pero difiere de las superficies de cromo con un característico color amarillento pálido. Los recubrimientos de níquel se caracterizan por su aspecto ligeramente inferior de recubrimientos de cromo (peor brillo, posibilidad de puntos de luz), una menor resistencia a la corrosión y menor resistencia mecánica, pero que son más baratos. El níquel se suele emplear más a menudo con objetos de acero. Un recubrimiento duradero se consigue mediante un primer revestimiento con una gruesa capa de cobre, como capa intermedia para mejorar adherencia del acero y el níquel. A continuación, una capa más delgada de níquel. En los recubrimientos de más alta calidad tal sistema sirve como capa base para una capa de cromo. ¿Cuáles son los componentes y cantidades del Baño de níquel tipo watts? Los componentes básicos de los baños tipo “Watts” son sulfato de níquel, el cloruro de níquel y el ácido bórico. Sulfato de Níquel 225 a 375 gr/L 330 gr/L Cloruro de Níquel 30 a 60 gr/L 45 gr/L Ácido Bórico 30 a 40 gr/L 37 gr/L Efecto de parámetros como: densidad de corriente, agitación y temperatura en el proceso de niquelado. El sulfato de níquel es la fuente de iones más importantes y su concentración limita la densidad de corriente del baño. En general la cantidad de sulfato, se incrementa la densidad de corriente, y debido a ello, se obtendría mayores velocidades de depósito. El cloruro de níquel, incrementa la corrosión anódica
(disolución del ánodo para formar iones níquel) y la conductividad del electrolito. Al incrementar la conducción de la solución, se puede reducir el voltaje para lograr la misma densidad de corriente. El ácido bórico ayuda a producir depósitos más blancos, lisos y dúctiles. Para un correcto funcionamiento, se recomienda aplicar agitación catódica, de la solución, o bien ambas simultáneamente. Generalmente al incrementar la temperatura dentro del rango de trabajo permite incrementar las densidades de corriente de operación, con menor dureza de depósito y una mayor ductilidad. ¿Qué es una batería? Se denomina batería, batería eléctrica, acumulador eléctrico o simplemente acumulador, al dispositivo que almacena energía eléctrica, usando procedimientos electroquímicos y que posteriormente la devuelve casi en su totalidad; este ciclo puede repetirse por un determinado número de veces. Se trata de un generador eléctrico secundario; es decir, un generador que no puede funcionar sin que se le haya suministrado electricidad previamente, mediante lo que se denomina proceso de carga. Suponiendo que las celdas hubieran funcionado hasta que se haya formado en el cátodo 10 g de hidrogeno y que el rendimiento es del 100%. Calcular el peso de cinc que se disuelve, el peso de cobre que se deposita, el número de coulombs que se producen en la célula voltaica y el número de electrones que pasan por el electrodo de cinc.
10.
Bibliografía:
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http/www.es.wikipedia.org/wiki/Niquelado (28/06/12)
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http/www.dailymotion.com/.../xmwg83_niquelados-ni (28/06/12).
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http/www.autovazclub.com/t1355-que-es-una-bateria-oacumulador(28/06/12)
11.
ANEXOS
APLICACIONES: El Níquel se emplea tanto con fines decorativos como anticorrosivos y sus terminaciones pueden ser Brillantes o Satinadas. •
Las aplicaciones más importantes del Niquelado son su uso en cerrajería, grifería, mobiliario, etc.
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Es muy recomendable además en la Industria Alimentaria para piezas que estén en contacto con alimentos, ya que no posee agentes contaminantes.
FOTOS.
