Pila de Daniels

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁN

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL

PROYECTO[pic 2]

“Construcción de una Pila Galvánica”

EQUILIBRIO QUIMICO

PROFESOR:

 Q.I. Humberto Álvarez Uribe

INTEGRANTES:

Cariana Estefany Jiménez Pinzón.

Jorge Abel Canul Echeverría

Juan Diego Quintal Can

María José Sánchez de la Cruz

Fecha de entrega: Lunes 01 de junio 2015

Objetivos

Objetivo general:

• Construcción de una pila galvánica, a través de materiales reciclables de fácil acceso, determinando el potencial Eléctrico (Voltaje) obtenido.

Objetivos específicos:

• Demostrar el potencial químico que producen las celdas galvánicas.
•  Incremento del Voltaje, por medio de conexiones eléctricas, de dos o más pilas galvánicas desarrolladas.
• Uso de un electrolito casero, para el intercambio Ionico.
• Ahorro Económico en la elaboración de una pila galvánica.

INTRODUCCIÓN

Las pilas galvánicas, hacen uso de un electrolito en común, para la migración de electrones, o de dos soluciones separadas para cada electrodo con sus respectivos iones. Por lo que el propósito del proyecto “Construcción de una Pila Galvánica” fue el de cómo emplear la electroquímica en beneficio a la sociedad, empleando un solo electrolito para ambos electrodos que sea de fácil acceso y poco contaminante con el medio ambiente, así como seguro para para su manipulación.

Siendo así el electrolito empleado una solución de cloruro de sodio con peróxido de hidrogeno, donde además se empleó el concepto de pre-oxidación para el intercambio Iónico.

Metodología Científica.

Determinación del número de oxidación del cobre.

Una cuestión a resolver es, identificar la valencia o número de oxidación del cobre adquirido para el desarrollo de la pila galvánica. Un método sencillo de poder lograr esto, es hacer reaccionar este cobre en una solución de ácido clorhídrico lo más puro posible, dejándolo reaccionar en la solución acida por un determinado tiempo, obteniendo como posibles resultados dos sales de cobre, las únicas posibles, cloruro de cobre I o cloruro de cobre II,  si el producto consiste en una sal blanca porosa se trata de Cloruro de Cobre I, mientras que si adquiere una sal pastosa verdosa, se habla del cloruro de cobre II.

Para la elaboración de la pila galvánica el cobre empleado reacciono como Cloruro de Cobre II, es decir el número de oxidación del cobre solido que se usara como electrodo tiene valencia 2+.

Pre-oxidación de los ánodos por el electrolito utilizado.

Dado que ambos metales usados como electrodos se encuentran en un alto grado de energía, para que se lleve a cabo el intercambio de electrones es necesario que exista el medio y las condiciones necesarias. La presencia de una sal en este caso cloruro de sodio en el agua, corroe más fácilmente a los metales y más aún la presencia de cloruros eleva drásticamente la corrosión, sin embargo la cantidad de metal corroído es minúscula debido a que el proceso le lleva demasiado tiempo.

Es aquí donde el peróxido adicionado actúa como un iniciador y eleve el proceso de corrosión, ya que sus mismas propiedades se lo permite, es decir el proceso que se efectúa al poner en contacto los metales con el peróxido:

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Los óxidos formados, lo más probable en las periferias del metal, se disuelven en el medio, formando así hidróxidos de solución.

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Estos Hidróxidos se disuelven en el medio, lo que permite que existan los Iones positivos de las especies que necesitamos que interactuaran con los electrodos, es decir la formación de Cu2+, y de Zn2+, como se puede observar esta formación de iones positivos permitirá el intercambio de electrones evitando así la oxido-reducción en el medio. Esto se debe a que el peróxido y los cloruros ya actuaron como agentes oxidantes.

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Diferencia de Potencial entre los metales.

La existencia de los iones positivos del metal correspondiente nos permite saber, como emigran los electrones (sentido) en la pila galvánica. Para ello se han utilizado los datos de potencial eléctrico a 25°C.

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Lo cual indica que los electrones irán del Zinc al Cobre debido a que aumenta el poder oxidante del Cobre, es decir el cobre +2 disuelto en la solución obtenido de los oxidos, reacciona con el flujo de electrones formando así el Cu(s), en el electrodo de cobre.

Debido a que ya existen sustancias de alta polaridad en la solución y los metales han sido corroídos, el zinc solo se oxidara gradualmente dando al medio, iones zn2+, lo cual permitirá que los iones de cobre perdidos puedan ser sustituidos por la generación de los de zinc.

MATERIALES Y SOLUCIONES:

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Parte A: Celdas Galvánicas.

1. Cortar 5 tubos de cobre de 4cm c/u, cortar tubo de pvc (como aislante) de 3.8cm c/u, cortar 5 tiras de Zinc  de 5cm c/u, para formar ánodo y cátodo respectivamente.
2. Soldar los cables en la parte superior externa de los tubos y en las de zinc en la parte superior.
3. biselar lo tubos de pvc considerablemente para el paso de electrones.
4. insertar los tubos de cobre en los plásticos de Pet.
5. Montar los aislantes para después colocar los ánodos.
6. Conectar las puntas soldadas de cable en forma seriada positivo y negativo respectivamente según el número de celdas utilizadas.
7. Colocar el dispositivo de let polarizado previamente.
8.  Preparar la solución salina con los porcentajes dados agregándole 1ml de peróxido de hidrógeno, para ir depositando en cada contenedor para que finalmente se proceda la medición del voltaje observando la reacción química entre las dos celdas, dándole energía al let.

PARTE B: Construcción de una pila galvánica.

1. Se cortan los tubos a 9cm, para después abrirlos en forma transversal formando placas, se cortan las láminas de Zinc 9x6cm, se cortan el papel aislante de 9x6cm haciéndole varias perforaciones que permitan el paso de los electrones.
2. Se arma las celdas con los papeles aislantes intercalados con sus respectivas puntas de cable conectando cada par en serie según el número de celdas.
3. Ya aislada cada celda se cubren completamente una de la otra metiéndolas en una bolsa de plástico para así impedir un posible puente salino que interrumpa el paso de la corriente hacia los electrodos.
4. Una vez agrupado las capas de celda se procede a montar la pila en un recipiente cuadrado proporcional a las celdas para una mejor distribución de la solución salina en cada celda.
5. Separar el polo positivo lado izquierdo, y polo negativo lado derecho para facilitar conexión.
6. Agregar la solución, tratando de que los niveles sean los mismos para cada bloque de celda, dado que a menor nivel, producirá un menor voltaje cada celda haciéndola muy variable.
7. Finalmente se esperan unos segundos para la medición del voltaje nominal utilizando un voltímetro digital.

Los siguientes diagramas de flujo, resumen el procedimiento presentado anteriormente.

DIAGRAMA DE FLUJO

Parte A. Celdas  Galvánicas.

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