INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA TUXTL A GUTIÉRREZ. LABORATORIO INTEGRAL II
PRACTICA. 8
Electrodeposc!" de Co#re El$#or!% Castellanos Morales Stephanie Gpe. Hernández Zenteno Stephany Gpe. Gutiérrez Ruiz Gabriela Lisseth. N&c$'e"d L!pe( Al$".) Téllez Salas Carlos Andrés. Luna Solís uan Antonio
RESU*EN. !l prop prop"s "sitito o de la prá# prá#titi#a #a es de$o de$ost stra rarr la util utilid idad ad de la ele# ele#tr trod odep epos osi# i#i" i"n% n% independiente$ente del $etal &ue se desea ele#trodepositar% to$ando en #uenta al'unos prin#ipios de ele#tro&uí$i#a.
OB+ETI,O% (isualizar las rea##iones ele#trolíti#as y rela#ionar los produ#tos obtenidos #on las leyes de la ele#tro&uí$i#a.
TEOR-A% DEINICIÓN DE ELECTRODEPOSICIÓN La electrodeposc!" es el $étodo de #ubrir ob)etos #on una pelí#ula *ina de otro $etal. !l prin#ipio &ue ri'e este *en"$eno es la ele#tr"lisis% #uyo no$bre pro#ede de dos radi#ales% ele#tro &ue ha#e re*eren#ia a ele#tri#idad y lisis &ue si'ni*i#a ruptura. La ele#trodeposi#i"n i$pli#a la redu##i"n +dis$inu#i"n del estado de o,ida#i"n- 'anan#ia de ele#trones de un #o$puesto $etáli#o disuelto en a'ua y una deposi#i"n del $etal resultante sobre una super*i#ie #ondu#tora. /robable$ente esta té#ni#a es uno de los pro#esos $ás #o$ple)os #ono#idos% debido a &ue hay un 'ran n0$ero de *en"$enos y 1ariables &ue inter1ienen en el pro#eso total% $is$os &ue son lle1ados a #abo en la super*i#ie de los $ateriales in1olu#rados. !n la ele#trodeposi#i"n de $etales% el é,ito de la opera#i"n está en *un#i"n del #ontrol de los *en"$enos in1olu#rados% por lo &ue es ne#esario $en#ionar los prin#ipios prin#ipios a los &ue se su)etan su)etan éstos% ya &ue #ual&uier #ual&uier 1aria#i"n en el pro#eso se 1erá re*le)ada de $anera si'ni*i#ati1a en el resultado obtenido.
PRINCIPIOS DE ELECTRO/U-*ICA La !le#tro&uí$i#a es la #ien#ia &ue estudia el inter#a$bio de ener'ía &uí$i#a y elé#tri#a &ue se produ#e por $edio de una rea##i"n de ",ido2redu##i"n. La o,ida#i"n es la pérdida de ele#trones% $ientras la redu##i"n es la 'anan#ia de los $is$os. Las rea##iones de ",ido2redu##i"n +redo,% son a&uellas en donde hay una trans*eren#ia de uno " $ás ele#trones. !le#tr"lisis es el no$bre &ue re#ibe el pro#eso $ediante el #ual la ener'ía elé#tri#a se e$plea para produ#ir #a$bios &uí$i#os- $ediante una rea##i"n redo, no espontánea% donde se ha#e pasar una #orriente elé#tri#a. Se lle1a a #abo en un #ontenedor lla$ado #uba ele#trolíti#a. La ele#trolisis es uno de los prin#ipales $étodos &uí$i#os de separa#i"n. La prin#ipal 1enta)a del $étodo ele#trolíti#o #onsiste en &ue no es ne#esario au$entar la te$peratura para &ue la rea##i"n ten'a lu'ar% e1itándose pérdidas ener'éti#as y rea##iones se#undarias. 3ndustrial$ente es uno de los pro#esos $ás e$pleados en di*erentes áreas% #o$o por e)e$plo en la obten#i"n de ele$entos a partir de #o$puestos +#loro% hidr"'eno% o,í'eno% la puri*i#a#i"n de $etales +el $ineral $etáli#o se disuel1e en á#ido% obteniéndose por ele#tr"lisis el $etal puro o la realiza#i"n de re#ubri$ientos $etáli#os prote#tores y4o #on *ines de#orati1os% #o$o es el #aso del ni&uelado. A #ontinua#i"n se $en#iona la de*ini#i"n de al'unos tér$inos e$pleados en el pro#eso de ele#trodeposi#i"n5 •
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!l ele#trodep"sito es el dep"sito #at"di#o obtenido por el paso de una #orriente elé#tri#a en una #élula ele#trolíti#a. 6n ele#trodo es el #o$ponente de un #ir#uito elé#tri#o &ue #one#ta el #ableado del #ir#uito a un $edio #ondu#tor #o$o un ele#trolito. !l ele#trodo positi1o es lla$ado ánodo y el ele#trodo ne'ati1o es lla$ado #átodo. !l ele#trolito es la sustan#ia i"ni#a &ue en solu#i"n se des#o$pone al pasar la #orriente elé#tri#a.
PROCESO ELECTROL-TICO !l pro#eso ele#trolíti#o #onsiste en ha#er pasar una #orriente elé#tri#a a tra1és de un ele#trolito% entre dos ele#trodos #ondu#tores deno$inados ánodo y #átodo. 7onde los #a$bios o#urren en los ele#trodos. Cuando #one#ta$os los ele#trodos #on una *uente de ener'ía +'enerador de #orriente dire#ta% el ele#trodo &ue se une al polo positi1o del 'enerador es el ánodo y el ele#trodo &ue se une al polo ne'ati1o del 'enerador es el #átodo. 6na rea##i"n de ele#tr"lisis puede ser #onsiderada #o$o el #on)unto de dos $edias rea##iones% una o,ida#i"n an"di#a y una redu##i"n #at"di#a +8i'ura 9.:.
!ste es&ue$a 'eneral es 1álido para la ele#trodeposi#i"n del #obre. !l $etal sobre el &ue se 1a a produ#ir el dep"sito de #obre se #olo#a #o$o #átodo +en nuestro #aso% la #u#harilla de a#ero ino,idable. !l ele#trolito es una disolu#i"n de sul*ato de #obre +CuS;: &ue aporta Cu<=. /or 0lti$o% el ánodo es un ala$bre de #obre a #uyos áto$os la batería arran#a ele#trones% #ar'ando positi1a$ente este ele#trodo y 'enerando nue1os iones de #obre. La batería +o pila% al arran#ar ele#trones del #obre an"di#o% o#asiona la o,ida#i"n de este $etal5 Cu +s Cu=<+a& < =e2
Los ele#trones lle'arán al #átodo i$pulsados por la batería. 6na 1ez allí% redu#irán a los iones #0pri#os presentes en el ele#trolito5 Cu=<+a& < =e2 Cu+s
7e esta $anera% en el #átodo se 1a *or$ando un pre#ipitado de #obre &ue se deposita #o$o una *ina #apa de #olor ro)izo en la super*i#ie de la #u#harilla. !,iste ade$ás una rela#i"n si$ple entre la #antidad de ele#tri#idad &ue pasa a tra1és de una #elda ele#trolíti#a y la #antidad de sustan#ia depositada en el #átodo. A$bas #antidades son dire#ta$ente propor#ionales +ley de ele#tr"lisis de 8araday.
LE0 DE ARADA0 La ley de 8araday #onstituye el prin#ipio *unda$ental de la ele#tr"lisis. Con la e#ua#i"n de esta ley se puede #al#ular la #antidad de $etal &ue se ha #orroído o depositado uni*or$e$ente sobre otro% $ediante un pro#eso ele#tro&uí$i#o durante #ierto tie$po% y se e,presa en los si'uientes enun#iados5 >La #antidad de #ual&uier ele$ento +radi#al o 'rupo de ele$entos liberada ya sea en el #átodo o en el ánodo durante la ele#tr"lisis% es propor#ional a la #antidad de ele#tri#idad &ue atra1iesa la solu#i"n?. !s de#ir% e,iste una rela#i"n si$ple entre la
#antidad de ele#tri#idad &ue pasa a tra1és de la #elda ele#trolíti#a y la #antidad de sustan#ia depositada en él #átodo- a$bas #antidades son dire#ta$ente propor#ionales. 7urante el pro#eso de ele#trodeposi#i"n% #o$o #ono#e$os la intensidad de #orriente &ue ha #ir#ulado +3% e,presada en a$perios y el tie$po &ue ha durado la $is$a +t% $edido en se'undos pode$os #al#ular la #antidad de #ar'a elé#tri#a +@% en #oulo$bios5 Q = I ∗t
−¿
e =
Q F
n¿
ne
−¿
2
nCu ( II )=¿
>Las #antidades de ele$entos o radi#ales di*erentes liberados por la $is$a #antidad de ele#tri#idad% son propor#ionales a sus pesos e&ui1alentes?.
*ATERIALES *$ter$les (asos // de 9 y =B $l Me#hero bunsen Tripie Me#hero uni1ersal #on pinzas Tela de asbesto alanza analíti#a Matraz 1olu$étri#o /izeta /ila #o$er#ial de D( Crono$etro A$perí$etro !spátula Cu#harita de a#ero Ala$bre de #obre 6n par de #ai$anes pe&ueEos
Re$ct1os Sul*ato de Cobre A'ua 7estilada
PROCEDI*IENTO. 9. Se dobla el ala$bre de #obre por un e,tre$o para &ue pueda su)etarse al borde del re#ipiente &ue #ontiene la disolu#i"n de sul*ato de #obre% pero sin introdu#irlo toda1ía dentro de di#ha disolu#i"n. =. Se #olo#a de una 1ez la #u#harita de a#ero para &ue au$ente la super*i#ie de #onta#to #on la disolu#i"n de sul*ato de #obre% de)ando una parte
doblada para &ue pueda su)etarse al borde del re#ipiente% pero sin introdu#irlo toda1ía dentro de di#ha disolu#i"n. F. Se pesan la #u#harita y el ala$bre de #obre en la balanza% anotando las #orrespondientes $asas en el #uadro de >resultados?. Las balanzas no se deben $o1er de su posi#i"n al pesar. :. Se #olo#an el ala$bre de #obre y la #u#harita dentro del re#ipiente #on disolu#i"n de CuS;: 9M% e1itando &ue se to&uen entre ellos y de *or$a &ue la parte doblada $ás pe&ueEa &uede *uera del bote y la parte $ás 'rande &uede introdu#ida dentro del sul*ato de #obre. B. Se #one#ta el #able unido al polo "e2$t1o de l$ pl$ +el &ue ter$ina en una pinza al ob)eto &ue 1a$os a re#ubrir + cucharita % e1itando &ue la pinza entre en #onta#to #on la disolu#i"n de sul*ato de #obre. 3. Se #one#ta al a$perí$etro + toma A el #able unido al polo post1o de l$ pl$. !l sele#tor de $edidas del a$perí$etro debe situarse en la posi#i"n 200 mA +de #orriente #ontinua . Se pone a #ero el #ron"$etro o relo). . Se #one#ta un ter#er #able% por su e,tre$o a#abado en pinza% al ala$bre de #obre. Cuando este #able se #one#te al a$perí$etro &uedará #errado el #ir#uito por tanto hay &ue estar $uy atentos para poner en $ar#ha el #ron"$etro. D. Se #one#ta este ter#er #able al a$perí$etro +toma COM e in$ediata$ente se pone en $ar#ha el #ron"$etro% anotando el 1alor de la intensidad de #orriente &ue #ir#ula en ese $o$ento en el #uadro de >resultados? +3. 9.Se de)a &ue se produz#a la ele#trodeposi#i"n durante 9 $inutos% anotando el 1alor de la intensidad de #orriente &ue #ir#ula a los B $inutos +3B y al *inal del pro#eso +39. 99. 6na 1ez trans#urridos 9 $inutos +anotar el tie$po e,a#ta$ente trans#urrido e,presándolo en se'undos se abre el #ir#uito des#one#tando #ual&uiera de los #ables% para &ue de)e de #ir#ular la #orriente +el #ron"$etro apa'ado no si'ni*i#a &ue la #orriente de)a de pasar. 9=.Se sa#an el ala$bre de #obre y la #u#harita% la1ándolos #on un po#o de a'ua ba)o el 'ri*o para eli$inar el sul*ato de #obre. ;bser1ad el aspe#to de a$bos. Se se#an #on un trozo de papel #on #uidado de no ras#ar el #obre depositado en el #lip. 45. Se pesan en la $is$a balanza &ue al prin#ipio y se anotan las $asas en el #uadro de >resultados?.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS. C&c7$rt$ Al$'#re de co#re I"te"sd$d ;A<
*$s$ "c$l 99.= 'r =.= 'r
*$s$ 6"$l 99.F 'r =.9 'r
,$r$c!" .9 'r 2.9 'r
t 9 '"&tos .9B
t : '"&tos .I
t 49 '"&tos .I
I"te"sd$d pro'edo Te'po
3J .D tJ I
;$'peros< ;se2&"dos<
*=todo del '$"&$l Q= I ∗t = 0.09 A∗600 s =54 C −¿
Q e = = F −¿
54 C 96500
C mol
=5.595854922 x 10
−4
mol dee
¿
n¿ −¿
e =2.797927461 x 10−4 mol deCu 2 molde moldeCu −¿ e −4 5.595854922 x 10 mol de
¿
ne
−¿
2
=¿
nCu ( II )=¿
−4
mCu ( II ) =nCu ( II )∗ PmCu ( II )=2.797927461 x 10 mol deCu∗63.55
gr deCu =0 . 01778082902 gr deCu moldeCu
*=todo de l$ teor>$ I ∗t ∗ Pm Cu ( II ) mCu ( II )= = n∗ F
0.09 A
gr deCu moldeCu C 2∗96500 mol
∗600 s∗63.55
¿ 0.01778082902 gr deCu
RESULTADOS.
Masa de #obre depositado 9.94??898@9@ 2r •
•
CONCLUSIÓN. !n base a los resultados obtenidos% pode$os #on#luir &ue la separa#i"n o ele#trodeposi#i"n del #obre y el alu$inio se realiz" ba)o #ondi#iones real$ente "pti$as *or$ando un pre#ipitado de #obre &ue se deposita #o$o una *ina #apa de #olor ro)izo en la super*i#ie de la plan#ha de alu$inio. A partir de estos datos e,peri$entales obtenidos y #ono#iendo el tie$po &ue ha durado la ele#trodeposi#i"n así #o$o la intensidad de la #orriente &ue ha #ir#ulado puede #o$probarse la 1alidez de la pri$era ley de 8araday. Se lo'r" obser1ar &ue en el #átodo se 1a *or$ando un pre#ipitado de #obre &ue se deposita #o$o una *ina #apa de #olor ro)izo en la super*i#ie de la plan#ha de alu$inio. !,iste ade$ás una rela#i"n si$ple entre la #antidad de ele#tri#idad &ue
pasa a tra1és de la #elda ele#trolíti#a y la #antidad de sustan#ia depositada en el #átodo. A$bas #antidades son dire#ta$ente propor#ionales +ley de ele#tr"lisis de 8araday. •
La ele#trodeposi#i"n del #obre +así #o$o la de otros $etales% es de uso al'o #o$0n. !n esta e,peri$enta#i"n lo'ra$os 1isualizar el pro#eso del re#ubri$iento de $ateriales #on una pelí#ula *ina de otros. La rela#i"n e,istente entre las #ar'as elé#tri#as y la #apa#idad de redu##i"n de los $etales% nos per$iti" 1er este *en"$eno lla$ado ele#trodeposi#i"n.
B#lo2r$6>$ •
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R. H. /!TR6CC3% K. S. HARK;;7 y 8. G.H!RR3G% QUÍMICA GENERAL. .A !73C3. /R!T3C! HALL. MA7R37% == R. CHAG% @6NM3CA +O !73C3. MC GraP Hill% MA7R37% =F M. en 3. 8elipe 7íaz del Castillo Rodrí'uez% /R3C3/3;S 7! !L!CTR;7!/;S3C3% 6AM C6A6T3TLQ% 3ZCALL3 =
