INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad: Zacatenco Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica
Laboratorio de Química
Practica: No. 4
Integrantes :
Grupo:
“ELECTROQUIMICA”
INDICE:
OBJETIVO INTRODUCCION MARCO TEORICO MATERIAL Y EQUIPO DESARROLLO EXPERIMENTAL CUESTIONARIO OBSERVACIONES EXPERIMENTALES CONCLUCIONES BIBLIOGRAFIAS
Objetivo: El alumno aplicara los conocimientos de elctroquimica, para obtener un electrodeposito, con los materiales proporcionados en el laboratorio de quimica
INTRODUCCION:
La electroquímica, es una parte de la química que trata de la relación entre las corrientes eléctricas y las reacciones químicas, y de la conversión de la energía química en eléctrica y viceversa. En un sentido más amplio, la electroquímica es el estudio de las reacciones químicas que producen efectos eléctricos y de los fenómenos químicos causados por la acción de las corrientes o voltajes. Una de las aplicaciones más importantes de la electroquímica es el aprovechamiento de la energía producida en las reacciones químicas mediante su utilización como energía eléctrica, proceso que se lleva acabo en las baterías. Dentro de éstas se encuentran las pilas primarias y los acumuladores o pilas secundarias. Las baterías poseen una fuerza electromotriz que está dada por la diferencia algebraica de los potenciales de electrodos en condiciones estándar. Esto nos lleva al proceso de electrólisis que tiene lugar cuando se aplica una diferencia de potencial entre 2 electrodos produciéndose una reacción óxido-reducción, esta última consiste en reacciones de transferencia de electrones, en donde una sustancia se oxida cuando los pierde y se reduce cuando los gana, ambos procesos son dependientes. Todo lo anterior ha permitido la aplicación de estos conocimientos en diferentes áreas como la medicina, lo que ha generado una mejor calidad de vida
INTRODUCCION; La electroquímica estudia los cambios químicos que producen una corriente eléctrica y la generación de electricidad mediante reacciones químicas. Es por ello, que el campo de la electroquímica ha sido dividido en dos grandes secciones. La primera de ellas es la Electrólisis, la cual se refiere a las reacciones químicas que se producen por acción de una corriente eléctrica. La otra sección se refiere a aquellas reacciones químicas que generan una corriente eléctrica, éste proceso se lleva a cabo en una celda o pila galvánica.
MARCO TEORICO: La electroquímica es la rama de la química que estudia la conversión entre la energía eléctrica y la energía química. Los procesos electroquímicos son reacciones rédox en los cuales la energía liberada por una reacción espontánea se convierte en electricidad o la energía eléctrica se aprovecha para provocar una reacción química no espontánea. Las reacciones rédox son aquellas en las que se transfieren electrones de una sustancia a otra. Una celda electroquímica es un dispositivo experimental para generar electricidad mediante una reacción rédox (celda galvánica o voltáica). la termoquímica es el estudio de los cambios de calor en los procesos químicos. Tiene una larga historia que se remonta al trabajo del químico francés Antoine Lau- rent Lavoisier a finales del siglo XVIII. La termoquímica propor- ciona información cuantitativa que complementa la descripción cualitativa de una reacción química y puede ayudar a compren- der por qué algunas reacciones ocurren y otras no. Es de obvia importancia cuando se evalúa el valor relativo de varios materia- les, como combustibles, cuando se compara la estabilidad de isómeros o cuando se determina la factibilidad de una reacción particular. En el campo de la bioenergética, la información ter- moquímica se aplica a la tarea de clasificar la forma en que los sistemas vivientes usan las reacciones químicas para almacenar y usar la energía que se origina en el Sol la reacción de los alcanos con el oxígeno para formar dióxido de carbo- no y agua se llama combustión. Una clasificación más fundamental de tipos de reacción la co- loca en la categoría oxidación-reducción. Para entender por qué, se revisarán algunos principios de oxidación-reducción, comenzando con el número de oxidación (también cono- cido como estado de oxidación). Hay una variedad de métodos para calcular los números de oxidación. En compuestos que contienen un solo carbono, como el metano (CH4) y el dióxido de carbono (CO2), el nú- mero de oxidación del carbono puede calcularse a partir de la fórmula molecular. Ambas mo- léculas son neutras y, por tanto, la suma algebraica de todos los números de oxidación debe ser igual a cero. Suponiendo, como es usual, que el estado de oxidación del hidrógeno es 1, se calcula que el estado de oxidación del carbono en el CH4 es 4. Del mismo modo, suponien- do un estado de oxidación de 2 para el oxígeno, el del carbono es 4 en el CO2. Esta clase de cálculo proporciona una forma fácil de desarrollar una lista de compuestos con un solo car- bono en orden de estado de oxidación creciente, la oxidación del carbono corresponde a un aumento en el número de enlaces entre carbono y oxígeno o a una disminución en el número de enlaces carbonohidrógeno. A la inversa, la reducción corresponde a un aumento en el número de
enlaces carbono- hidrógeno o a una disminución en el número de enlaces carbono-oxígeno MATERIALES Y REACTIVOS DE LA PRACTICA
MATERIAL
REACTIVOS
1 celda de acrílico transparente 1 electrodo de niquel (anodo) 3 electrodos de cobre (catodo) Material poroso (corcho) 1 fuente de alimentación de 0 a
30v 2 pares de conexiones con
caimanes 1 mechero de bunsen, anillo y
tela con asbesto 1 pinzas largas 1 pinzas para
vaso
de
precipitados 1 agitador de vidrio 1 termómetro 1 vaso de precipitado
de
250cm3 1 vaso
de
500cm3 algodón
de
precipitado
solución de NiSO4*6H2O solución de H2SO4 (1:1) agua destilada
DESARROLLO EXPERIMENTAL: Procedimiento.
1. Preparar los electrodos de cobre: el descapado se realiza introduciéndolos por unos segundos en la solución de H₂SO₄ (1:1). Realizar esta operación con precaución, utilizando las pinzas largas para manipular los electrodos y lavarlos con agua destilada, secarlos bien.
2.- Instalar la cuba sin solución, colocando el ánodo dentro de la misma.
3.- Calentar la solución de sulfato de niquel a una temperatura de de 60° C. Al alcanzar la temperatura, retirarla con las pinzas y vaciar aproximadamente 200ml de la solución en la cuba de acrílico.
4.- Introducir el electrodo de cobre (cátodo) e inmediatamente colocar las conexiones de caimanes en el lugar correspondiente.
5.-Hacer corriente
circular eléctrica
durante 30 segundos, con un voltaje de 6 volts, en la celda electrolítica, desconectar después de transcurrido el tiempo indicado.
Cuestionario: 1-. ¿Qué se requiere para que exista depósito en el cátodo? R= Un ánodo que le transfiera electrones y un electrolito. 2-. Escriba las reacciones que se llevan a cabo en los electrodos. R= Ni → Ni+ - eCu → Cu- + e3-. ¿Qué función tiene la fuente de poder en la práctica? R= Proporciona corriente eléctrica para que de esa manera exista una transferencia de electrones entre ambos electrodos.
4-. El paso de un faradio, ¿qué ocasiona? R= El depósito de una cantidad de masa en la placa de cobre. “Va depositar un equivalente electroquímico de metal que haya en la solucion” 5-. ¿Qué efecto tiene el acercar el cátodo al ánodo? R= Al reducirse la distancia entre ambos la diferencia de potencial es mucho menor, por lo tanto se requiere menos trabajo para mover las cargas de un electrodo al otro. Esto significa que entre más lejos la reacción se hará en más tiempo en cambio sí tienen una distancia corta se hará en menos tiempo el trabajo. 6-. ¿Qué efecto se logra al introducir un material poroso en el centro de la solución (separando el ánodo y el cátodo)? R= Lo que sucede es que va a existir un retraso en la reacción, ya que el material poroso dificulta el paso de los electrones a través del electrolito. 7-. ¿Cuál es la diferencia entre una celda electrolítica y una celda galvánica? R= En las celdas galvánicas, almacenan energía eléctrica y en éstas, las reacciones en los electrodos ocurren espontáneamente y producen un flujo de electrones desde el cátodo al ánodo (se produce una reacción química mediante el paso de corriente eléctrica,) Mientras las celdas electrolíticas, por el contrario, no son espontáneas y debe suministrarse energía para que funcionen. (La energía eléctrica es el producto de una reacción química.) 8-. ¿Por qué se requiere hacer un decapado previo en las muestras? R= Para limpiar las impurezas no deseadas. 9-. ¿Cuál es el efecto de la concentración de la solución en la parte experimental? R= Aumenta la conductividad en el electrolito
Conclusiónes:
.En esta práctica pudimos ver una reacción electro química con los metales níquel y cobre sobre una solución de níquel y podemos concluir que con la corriente eléctrica aplicada en el ánodo y cátodo esta reacción se puede llevar a cabo y debe ser una corriente ya determinada para x reacción y que para que la reacción no tarde mucho debemos calentar la solución de 50 A 60 c° , y no aumentar nuestro voltaje ya que con el voltaje y corriente correctos el níquel se adhiere mas uniformemente y termina con un mejor acabado
Tras la realización de esta práctica se puede concluir y afirmar que es necesario un flujo de energía para las reacciones no espontaneas, además de un ánodo y un cátodo. También que cuando se pone un material poroso la reacción tarda mas debido a que la ionización es más lenta ya que le material poroso dificulta el paso de los electrolitos. El objetivo de la practica se cumplió y se vio en la experimentación los procesos de oxido reducción. También pudimos concluir que la reacción se lleva acabo más lento mientras los electrodos estén separados y más rápido si los electrodos están más cerca uno del otro.
Referencias Bibvliograficas. Quimica, la ciencia central. 6a edición, f carey
