INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
ELECTROQUÍMICA CONCEPTOS
Integrantes Barron Joana Galicia Rojas Andrea García Cerón Diana Nieto Rodriguez Fransico Javier Ortiz Leon Yessica Rocandio Martinez Imelda Ivon EQUIPO N° 2 GRUPO 3IM74
FECHA 03-Abril-15
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RESUMEN
La Química es la ciencia que estudia la materia y sus transformaciones. La Física se ocupa de la energía y sus transformaciones. La Fisicoquímica abarca el estudio de las interacciones interacci ones entre la materia y la energía, energí a, y explica los principios que rigen las transformaciones de la materia conocidas como reacciones químicas, mediante el estudio de las propiedades físicas de las sustancias y del efecto de los cambios físicos sobre las reacciones. reacciones. Dentro de este contexto, estudiaremos algunos de los conceptos donde se involucra la química, química analítica, electricidad y termodinámica.
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INTRODUCCIÓN
Exactamente ¿Qué hace un Ingeniero Industrial?, ¿Dónde encajan los ingenieros industriales? Se define ingeniería Industrial como “aquella parte de la Ingeniería que
debe aplicarse a todos los factores, incluyendo el factor humano, que afectan a la producción y distribución de bienes y servicios. Para poder aplicar ese aspecto de la ingeniería, el Ingeniero Industrial debe haber adquirido, mediante una formación técnica apropiada, los necesarios conocimientos básicos analítico – matemáticos , es por ello que la investigación investigación presente hace referencia a algunos de los conceptos básicos que un Ingeniero Industrial debe conocer y aplicar día a día, tales como son la Química y más específicamente la Química Analítica, que es la ciencia dedicada al estudio de la composición, la estructura, las propiedades y las modificaciones modificaciones de la materia. Ahora bien; ¿Qué aporta la Termodinámica a nuestro conocimiento del mundo?! Empecemos con una cita de Kant, tomada del prefacio a la segunda edición de la "Crítica de la Razón Pura". Dice así: "Si en el trabajo de los conocimientos que pertenecen pertenecen a la obra de la razón se sigue o no la senda segura de la ciencia, cosa es que por los resultados bien pronto se juzga". Al aplicar este criterio a la Termodinámica, se encuentra que casi ninguna otra ciencia encontró más pronto su ruta, su objeto y su método, que la ciencia de las relaciones entre las distintas formas de energía, y es así como analizaremos algunos de los conceptos más importantes de esta rama de la ingeniería. Un último punto y no menos importante para la humanidad es la electricidad, que es una forma de energía que, a pesar de su conocimiento y su dominio son relativamente relativamente recientes, se encuentra en todas las facetas y actividades de cualquier sociedad desarrollada. La utilización de la electricidad represento una importante evolución en las soluciones tecnológicas que dan respuestas al mundo entero. Estos conceptos e ideas están reflejados en la habitual definición de la ingeniería industrial.
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DESARROLLO DEL TRABAJO
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QUÍMICA ANALÍTICA Se presenta
Cuantitativa Determina
Punto de equivalencia
Se divide en Cualitativa
Fin de la reacción
Se detecta con
Indicador
Determina La cantidad de cada sustancia en una muestra
La identidad de los elementos y compuestos de una muestra
Formadas
Solución
No saturada
Ácido
Saturada
Cambia durante la
Puede ser
Depe
pH
Soluto Base
por
Solubilidad
Disolvente
Utilizan Las propiedades de la especie de interés, sean químicas o físicas que puedan proporcionar la información desea
Reacción de neutralización
Máxima cantidad de soluto que se puede disolver en una cantidad de disolvente a una temperatura determinada.
Sobresaturada
Depende de la Número de Avogadro
Solvatación
Forma cuantitativa de expresar la naturaleza acida o básica de las soluciones
Cantidad de átomos en 12 y exactos de carbono-12 aproximadamente 6.012x1023, es equivalente a un mol de una sustancia
QUÍMICA ANALÍTICA Se presenta
Punto de equivalencia
Se divide en Cualitativa
Cuantitativa
Reacción de neutralización
Fin de la reacción
Se detecta con
Indicador
Determina
Determina
La cantidad de cada sustancia en una muestra
La identidad de los elementos y compuestos de una muestra
Formadas
Solución
No saturada
Depe
pH
Base Forma cuantitativa de expresar la naturaleza acida o básica de las soluciones
Solubilidad
Disolvente
Saturada
Cambia durante la
Soluto
por
Utilizan Las propiedades de la especie de interés, sean químicas o físicas que puedan proporcionar la información desea
Ácido Puede ser
Máxima cantidad de soluto que se puede disolver en una cantidad de disolvente a una temperatura determinada.
Sobresaturada
Cantidad de átomos en 12 y exactos de carbono-12 aproximadamente 6.012x1023, es equivalente a un mol de una sustancia
Depende de la Número de Avogadro
Mol
Solvatación
Átomos Moléculas Iones
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CONSTANTE DE LOS GASES
ENERGIA INTERNA
TERMODINAMICA
REPRESENTA
CONSTANTE FISICA DADA
ES
ENERGIA ALMACENADA POR UN SISTEMA DE PERTICULAS
LA PROPORCIONALIDAD DE LA LEY DE LOS GASES PERFECTOS ALGUNOS CONCEPTOS BASICOS SON:
SI ES GAS IDEAL
POR LA R, Y ES IGUAL A R=0.082atmL/molK
ENERGIA INTERNA DEPENDE DE LA TEMPERATURA, SE REPRESENTA CON UNA “U”
CONDICIONES ESTANDAR
SON
VALORES EXACTOS
CONDICIONES NORMALES
DEPENDE
CONDICIONES DE REALIZACION DEL EXPERIMENTO, ESTUDIO O
ENTALPIA
SIRVE PARA CONCER LA ENERGIA QUE CONTIENE UN
ENTROPIA
MIDE
PARTE NO UTILIZABLE DE LA ENERGIA CONTENIDA
ENERGIA LIBRE
ES CANTIDAD DE TRABAJO QUE UN SISTEMA
CONSTANTE DE LOS GASES
ENERGIA INTERNA
TERMODINAMICA
REPRESENTA
CONSTANTE FISICA DADA
ES
ENERGIA ALMACENADA POR UN SISTEMA DE PERTICULAS
LA PROPORCIONALIDAD DE LA LEY DE LOS GASES PERFECTOS ALGUNOS CONCEPTOS BASICOS SON:
SI ES GAS IDEAL
POR LA R, Y ES IGUAL A R=0.082atmL/molK
ENERGIA INTERNA DEPENDE DE LA TEMPERATURA, SE REPRESENTA CON UNA “U”
CONDICIONES ESTANDAR
CONDICIONES NORMALES
SON
ENTALPIA
DEPENDE
SIRVEN PARA
MEDICION DE UNA CANTIDAD, REALIZACION PRACTICA O PROCEDIMIENTO
SIRVE PARA CONCER LA ENERGIA QUE CONTIENE UN ELEMENTO
CONDICIONES DE REALIZACION DEL EXPERIMENTO, ESTUDIO O MEDICION
VALORES EXACTOS
SON
P= 1 atm
ES CANTIDAD DE TRABAJO QUE UN SISTEMA TERMODINAMICO PUEDE REALIZAR
PARTE NO UTILIZABLE DE LA ENERGIA CONTENIDA EN UN SISTEMA. ENERGIA
LETRA “H” Y SU
FORMULA ES:
INSERVIBLE PARA PRODUCIR TRABAJO
H=U + pV T=0
ENERGIA LIBRE
MIDE
REPRESENTADA
TEMPERATURA Y PRESION
USA
ENTROPIA
PERO
EXISTE ENERGIA QUE NO SE USA, LA CUAL ESTA DADA POR: LA
T= varia por lugar
ENTROPIA
TEMPERATURA SISTEMA
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Que es Trabajo Materia en contacto con cuerpo cargado transmite electricidad
Eléctrico Cuerpo cargado ejerciendo atracción-repulsión
Fuerza que se ejercemos
es
I= Q/t formula
Cantidad de carga eléctrica que circula por una sección de un
Trabajo que realiza una fuerza, la carga se desplaza A
B
Propaga interacción entre cargas
Fuerza eléctrica por unidad de carga
*
LA DEL
Que es Trabajo Materia en contacto con cuerpo cargado transmite electricidad
Eléctrico Cuerpo cargado ejerciendo atracción-repulsión
Fuerza que se ejercemos
Propaga interacción entre cargas
Fuerza eléctrica por unidad de carga
es
I= Q/t
Trabajo que realiza una fuerza, la carga se desplaza A
formula
Cantidad de carga eléctrica que circula por una sección de un conductor en unidad de tiempo
B
Recorrido preestablecido por que se desplazan las cargas
Mantener esta diferencia de potencial
Desplazamiento va de mayor potenciamenor otencia pasando
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Mide la resistencia de un conductor o de otro elemento sirve
llamado genera
Constituido por
Georg Simón Ohm (1826)
medición constituye
Flujo de cargas se conoce
que mide
genera
Toma cargas que llegan a un extremo e impulsan al otro
Corriente que circula por un conducto es directamente proporcional a la diferencia de potenciales en sus puntos extremos
+
-
Mide diferencia de potencial entre extremos un elemento del circuito de corriente
así funciona
genera es
Oposición a que fluya la carga eléctrica
conocido
se divide en
Mide la resistencia de un conductor o de otro elemento sirve
llamado genera
Constituido por
Georg Simón Ohm (1826)
medición constituye
Flujo de cargas se conoce
que mide
genera
Toma cargas que llegan a un extremo e impulsan al otro
Corriente que circula por un conducto es directamente proporcional a la diferencia de potenciales en sus puntos extremos
+
-
Mide diferencia de potencial entre extremos un elemento del circuito de corriente
así funciona
genera es
conocido
Oposición a que fluya la carga eléctrica
se divide en
Electrones circulan misma cantidad, sentido y dirección presenta
Polaridad invariable
Circula por un tiempo en un sentido y después en sentido opuesto. presenta
Receptores instalados uno a continuación de otro en línea eléctrica por tanto
Polaridad se invierte periódicamente
Cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo esta de forma independiente al resto.
La corriente que atraviesa el primero de ellos será la misma que atraviesa el último.
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CONCLUSIÓNES
Barron joana
La Ingeniería Química es un amplio campo que engloba todo los que nos rodea desde la ropa que usamos hasta la comida que ingerimos por lo que para llevar a cabo todos esos procesos la materia requiere de diversas transformaciones transformaciones para llegar a un producto final y es ahí donde la l a ingeniería química con ayuda de las diversas ramas de la ciencia hacen posible que estos cambios ocurran sin embargo debemos hacer énfasis que antes de que se lograra obtener todo lo que tenemos en nuestro alrededor fue necesario estudiar y observar el comportamiento de que cada uno de los elementos necesarios que componen la materia por lo que considero de suma importancia estudiar cada uno de los conceptos, propiedades,
CONCLUSIÓNES
Barron joana
La Ingeniería Química es un amplio campo que engloba todo los que nos rodea desde la ropa que usamos hasta la comida que ingerimos por lo que para llevar a cabo todos esos procesos la materia requiere de diversas transformaciones transformaciones para llegar a un producto final y es ahí donde la l a ingeniería química con ayuda de las diversas ramas de la ciencia hacen posible que estos cambios ocurran sin embargo debemos hacer énfasis que antes de que se lograra obtener todo lo que tenemos en nuestro alrededor fue necesario estudiar y observar el comportamiento de que cada uno de los elementos necesarios que componen la materia por lo que considero de suma importancia estudiar cada uno de los conceptos, propiedades, elementos y leyes que hacen posible que eso pase y sobre ver como se relaciona la Química con la Analítica, la electricidad, la termodinámica y no solo esas ciencias sino todas las implica llevar a cabo una transformación para satisfacer nuestras necesidades.
Galicia Rojas Andrea
Con estas definiciones podemos observar que a pesar que se habla de materias diferentes, abmas tienen mucho en comun por eso es necesario señalar que la química no solo tiene por objeto el estudiar las transformaciones transformaciones o cambios que sufre la materia y la energía, sino también habla de su campo, estructura, propiedades fisicas y quimicas y leyes que regulan dichos cambios, estos estudios se vieron a partir de la observación, la experimentación y el análisis, de esta manera ya que establece leyes y teorías con la finalidad de describir y comprender el comportamiento de la naturaleza. La química cubre un campo de estudios bastante amplio, por lo que en la práctica se estudia de cada tema de manera particular. Las seis principales y más estudiadas ramas de la química son:
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Química inorgánica: síntesis y estudios de las propiedades eléctricas,
magnéticas y ópticas de los compuestos formados por átomos que no sean de carbono (aunque con algunas excepciones). Trata especialmente los nuevos compuestos con metales de transición, los ácidos y las bases, entre otros compuestos. Química orgánica: Síntesis y estudios de los compuestos que se basan en cadenas de carbono. Bioquímica: estudia las relaciones químicas en los seres vivos, estudia el organismo y los seres vivos. Química física: estudia los fundamentos y bases físicas de los sistemas y procesos químicos. En particular, son de interés para el químico físico los aspectos energéticos y dinámicos de tales sistemas y procesos. Entre sus áreas de estudio más importantes se incluyen la termodinámica química, la cinética química, la electro química, la mecánica estadística y la espectroscopia. Usualmente se la asocia también con la química cuántica y la química teórica. Química industrial: Estudia los métodos de producción de reactivos químicos en cantidades elevadas, de la manera económicamente económicamente más beneficiosa. Química analítica: estudia los métodos de detección y cuantificación de una sustancia en una muestra. Se subdivide en cuantitativa y cualitativa. Además existen múltiples subdisciplinas que, por ser demasiado específicas o bien multiplicidades, se estudian individualmente como:
Astroquimica Electro-química Foto-química Magneto-química Nanoquímica (relacionada (relacionada con la nanotecnología) Petroquímica Geoquímica Química Computacional Química Cuántica Química Macro-molecular Macro-molecular Química Nuclear Química Organometálica Organometálica Química Teorica
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García Cerón Diana
La Ingeniería Química tienes sus fundamentos en las Matemáticas, la Física y la Química; sus operaciones se desarrollan sobre la base de los conocimientos aportados por estas ciencias, y por otras ramas de la Ingeniería, por la Biología y por las Ciencias Sociales. La práctica de la Ingeniería Química consiste en la concepción, el desarrollo, el diseño, la innovación y la aplicación de los procesos y sus productos; también concierne a la práctica de la Ingeniería Química el desarrollo económico, el diseño, la construcción, la operación, el control y la dirección de las plantas químicas para esos procesos, la investigación y la enseñanza en esos campos. Es por ello que se analizaron las ramas más importantes dentro de nuestra área de trabajo, conocer las definiciones y poder relacionarlas con la vida diaria, para lo cual se hace absolutamente pertinente el dominio de las reglas que determinan la estructura interna de los conceptos.
Nieto rodriguez francisco javier
Cada unos de los mapas conceptuales realizados hablan acerca de diferentes materias los cuales tienen temas muy diferentes, que entendiéndolos por separado ninguna de ellas tiene nada que ver con relación a otra, pero al englobar los conceptos de los temas y entendiendo de otra manera, es fácil el poder entender que las referidas materias que se creían tan diferentes pueden tener una mayor conexión entre si, las cuales se conectan de varias formas dándonos a entender diferentes aspectos importantes para tener un mayor entendimiento y aumentar así nuestro conocimiento. Cada una de las materias de estudio en este trabajo nos dan a entender que ocupan principalmente como conceptos: La química estudia la estructura, las propiedades, la composición y la transformación transformación de la materia, la cual se divide en la química orgánica orgánica que estudia las reacciones químicas quími cas y la combinación de los átomos y la química 11
inorgánica que estudia los minerales y los productos artificiales conseguidos a partir de reacciones químicas. químicas. La química analitica desarrolla instrumentos para obtener información sobre la composición y naturaleza química de la materia, la cual se divide en cuantitativa, que desarrolla métodos para determinar la concentración de las sustancias y cualitativa, que se encarga de identificar cada una de las sustancias que forman una muestra. La termodinámica estudia el calor y otros tipos de energía, analiza los efectos de temperatura, presión, densidad, masa y volumen en cada sistema y todo esto nos ayuda para poder describir cómo es que los sistemas responden a los cambios que se producen en su entorno. La electricidad es una forma de energía que depende de la carga eléctrica de los cuerpos, la cual percibimos como fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros, en otras palabras es el flujo de electrones. electrones. Cada una de estas nos ayudará a comprender la materia de Electroquímica Electroquí mica la cual toma varios conceptos de las materias anteriormente estudiadas ya que esta estudia las l as reacciones químicas que producen efectos eléctricos y de los fenómenos químicos causados por la acción de las corrientes o voltajes.
Ortiz leon yessica
El trabajo que se desarrolló, tiene la finalidad de que al alumno le sirva como refuerzo de los que ya ha aprendido previamente previamente es su diferentes diferentes asignaturas, ya que estos conceptos que se mencionan son parte importante de lo que se estudiara dentro del curso que comenzaremos, par ello se tiene que tener tene r una idea por muy sencilla sencill a que sea de lo que se tratara en el curso, por ello es que se debe desarrollaron los conceptos ya antes mencionados. Ya que la asignatura que lleva por nombre Electroquímica, se basa en diferentes asignaturas asignaturas para para cumplir con con su objetivo el el cual es estudiar las reacciones químicas, y para cumplir con este objetivo es necesario apoyarse con las materias como son: 12
Termodinámica Química (Inorgánica – Orgánica) Orgánica) Analítica Electricidad
Ya que estas definiciones que se estudiaron se derivan de estas materias, es por ello la importancia de su conocer sus definiciones. Para que se pueda trabajar de una manera exitosa comprendiendo y entendiendo la finalidad de conocer de estos.
Rocandio martinez imelda ivon
Los conceptos que acabamos de desarrollar tienen la finalidad de retomar temas que ya con anterioridad se nos habían dado, que pero con el paso del tiempo tiempo hemos dejado dejado de utilizar. utilizar. Con los diferentes temas y sus conceptos nos podemos dar cuenta que todos estos se conectan con un fin, y ese fin es a través de la ingeniería y la química. Otra de las importancias de saber los conceptos en estos momentos es para la materia de Electroquímica, ya que durante todo el curso se utilizar estos conceptos dentro del laboratorio (practica) y dentro de la teoría. El objetivo principal es tener un poco de conocimiento de las definiciones de los temas de:
Química
Química Analítica
Electricidad
Termodinámica
Y por último ya habiendo retomado estos conceptos se nos facilitara la compresión de los temas a desarrollar dentro de la materia ya mencionada y así obtener una conclusión satisfactoria satisfactoria al final del curso. 13
BIBLIOGRAFIA
CHANG, R . (2007). Quimica. México: Mc GRAW-HILL.
Tema: Constante de equilibrio
Consultado en: http://www.hiru.com/quimica/la-constante-de-equilibrio -02/04/2015
Tema: Enlace químico
Consultado en http://www.profesorenlinea.com.mx/Quimic http://www.profesorenlinea.com .mx/Quimica/Enlace_qui a/Enlace_quimico.html mico.html 02/04/2015
PEREZ, S. . (2007). Fundamentos de la Termodinámica. México : Mc GRAW-HILL.P.147-P.211 TEMA: LA PRIMERA Y LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
TEMA: DICCIONARIO DE QUIMICA FISICA
Consultado en: URL: http://www.publicacions.ub.edu/refs/indices/06380.pdf 02/04/14 AUTOR: COSTA, JM.
TIPPENS P. (1997). Física Conceptos y Aplicaciones. Mexico: Mc GRAW-HILL. P.744-P.798-P.800 TEMA: VOLTAJE
URL: http://www.quimica http://www.quimicaweb.net/grup web.net/grupo_trabajo_fg3/tema o_trabajo_fg3/tema8/index8.htm 8/index8.htm
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TEMA: ELECTRICIDAD
AUTOR: VILLASUSO J. URL: newton.cnice.mec.es/mater newton.cnice.mec.es/materiales_didactico iales_didacticos/electric s/electricidad3e/voltímetro. idad3e/voltímetro.html html ?5&1
TEMA: CIRCUITOS
AUTOR: GIL L. URL: luis.tarifasoft:com/2_cso/e luis.tarifasoft:com/2_cso/electricidad2eso lectricidad2eso/circuitos_seri /circuitos_serie_y_paralelo.htm e_y_paralelo.htmll
TEMA: LEY OHM
AUTOR: RYDER E. URL:www.etitudela.com/elect URL:www.etit udela.com/electrotecnia/bibliogr rotecnia/bibliografia.html afia.html
William Daub,G. y Seese, Williams. (2005). Química. Octava edición.: PEARSON EDUCACIÓN, México. Douglas A. Skoog, Donald M. West. (1985). Introducción a la química analítica. Mexico: Reverte.
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