Practica De Laboratorio De Electroquimica Y Corrosion
moya_131610 de Febrero de 2013
21.589 Palabras (87 Páginas)1.660 Visitas
PRÁCTICAS DE LABORATORIO
DE ELECTROQUÍMICA Y CORROSIÓN
Universidad de Guadalajara
Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías
Laboratorio de Electroquímica y Corrosión (LEC)
Práctica #1 Manejo del potenciostato
Objetivo
Conocer los fundamentos del manejo del potenciostato y emplearlo para realizar
una reacción electroquímica de óxido-reducción del ión bromuro.
Teoría
En el estudio de las reacciones electroquímicas es preciso disponer de un control
total sobre las dos principales variables que afectan los fenómenos electroquímicos: el
potencial y la corriente. El potenciostato es el aparato que nos permitirá manipular ambas
variables, por lo que es un equipo básico e insustituible en un laboratorio de
electroquímica.
Una celda de tres electrodos permite tener control sobre la corriente que circula a
través del electrodo de trabajo y también sobre el potencial que éste adquiere comparado
con una referencia. Dicha referencia es, precisamente, uno de los tres electrodos, que se
elige de acuerdo a ciertas características que se discuten con más detalle en la siguiente
práctica. Cuando circula una corriente por un electrodo, el potencial del mismo no se
mantiene constante, sino que se modifica debido a las reacciones químicas que ocurren en
él (sobrepotencial de activación) y a los cambios de concentración que ocurren en su
entorno inmediato (sobrepotencial por concentración). Decimos entonces que el electrodo
se “polariza”.
Es evidente que el uso de un electrodo como referencia está limitado por el
fenómeno de polarización. La referencia ideal sería un electrodo no polarizable, cuyo
potencial permaneciera constante para cualquier valor de la corriente. Sin embargo, esto
difícilmente puede conseguirse en la realidad. La solución se obtiene utilizando
electrodos muy poco polarizables, tales como los de calomel, plata/cloruro de plata,
platino, etc., y acoplándolos a los circuitos eléctricos del potenciostato. Gracias a la
construcción de este aparato es posible hacer circular corrientes muy pequeñas por el
electrodo de referencia, de modo que no ocurre polarización apreciable. Dependiendo del
modelo de potenciostato que se esté utilizando es posible operar simultáneamente con dos
electrodos de trabajo, aplicar un voltaje o una corriente fijas al electrodo, aplicar voltajes
variables en distintas secuencias y muchas otras posibilidades que dependen de las
prestaciones del equipo.
El procedimiento de la práctica se basa en los controles del bipotenciostato modelo
AFCBP1 de Pine Instrument Company, pero puede extrapolarse sin dificultad a otras
marcas y modelos de potenciostatos.
Prácticas de laboratorio de Electroquímica y Corrosión
Reactivos
Solución de KBr 0.1 M
Dos electrodos de platino
Un electrodo de referencia de calomel (SCE)
Un vaso de precipitados
Caimanes y cables varios de conexión
Procedimiento
En un vaso de precipitados coloque aproximadamente 40 ml de solución de
bromuro de potasio 0.1 M, y monte una celda de tres electrodos empleando como
referencia al electrodo de calomel, y como electrodos de trabajo y auxiliar a los dos
electrodos de platino. Verifique las conexiones cuidadosamente y asegúrese que los
electrodos no se tocan entre sí.
Conecte el electrodo de trabajo a la terminal marcada como K1 en el potenciostato.
En la terminal marcada CE (counter) conecte el electrodo auxiliar, y en la terminal REF
conecte el electrodo de referencia de calomel. Encienda el aparato y asegúrese que se
encuentra en el modo DUMMY.
Los controles del potenciostato deben ajustarse como sigue:
1) Apague el generador de barrido, colocando el botón marcado con SWEEP VOLTAGE
en la posición "off" dentro de la sección del panel de control marcada con K1
ELECTRODE.
2) Justo arriba del control SWEEP VOLTAGE se encuentra el botón de elección del
modo de trabajo (potenciostático o galvanostático). Elija el modo potencióstatico.
3) Coloque el convertidor de corriente del electrodo K1 en la posición de 1 mA / V o en
10 mA / V para evitar sobrecargar el aparato.
El potenciostato se encuentra listo para aplicar un voltaje al electrodo de trabajo. En
una tabla de potenciales de electrodo, obtenga el valor del potencial reversible para el par
bromo-bromuro contra calomel, y entonces aplique al electrodo de trabajo un potencial
que sea más positivo que este valor. Se ha encontrado que se obtienen buenos resultados
aplicando un potencial de +2 V al electrodo. Seleccione dicho potencial en el control
OFFSET VOLTAGE y oprima el botón que indica potencial positivo.
Para iniciar el experimento, desactive el modo DUMMY colocando al potenciostato
en NORMAL. Observe cuidadosamente lo que ocurre en los electrodos auxiliar y de
trabajo. Monitoree la corriente y el potencial del electrodo colocando la perilla del
display del aparato en las posiciones E1 e I1 respectivamente. Use un voltímetro para
medir el potencial entre el electrodo de trabajo y el auxiliar. Coloque el aparato en modo
DUMMY, invierta el signo del potencial y observe lo que sucede. Registre sus
observaciones por escrito.
Prácticas de laboratorio de Electroquímica y Corrosión
CE
REF
K1
Potenciostato
Celda de tres
electrodos
Pt Pt
SCE
Solución de
KBr
Cálculos y reporte
Investigue el potencial estándar reversible para la reación involucrada. ¿ Qué se
observa en el electrodo de trabajo ? ¿ Y en el electrodo auxiliar ? Justifique sus
afirmaciones con las reacciones involucradas en cada electrodo.
Reporte el potencial que existe entre los dos electrodos de platino (auxiliar y de
trabajo). ¿ Por qué es distinto este valor al potencial que se fijó en el aparato ?
Comente la razón por la cual se eligieron electrodos de platino en esta práctica. ¿
Qué sucedería si se hubiera empleado un electrodo de otro material, por ejemplo hierro o
cobre ?
Prácticas de laboratorio de Electroquímica y Corrosión
Universidad de Guadalajara
Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías
Laboratorio de Electroquímica y Corrosión (LEC)
Práctica #2 Electrodos de referencia
Objetivo
Fabricar un electrodo de referencia de plata/cloruro de plata.
Teoría
Un electrodo de referencia es una media celda electrolítica que se emplea como
estándar para la medición y comparación del potencial de otras medias celdas. Para
satisfacer este uso, los electrodos de referencia deben cumplir con ciertos requisitos:
1) Ser reproducibles sin que su preparación o ensamblaje sean complicados
æ ¶E ö
2) Tener un coeficiente de temperatura pequeño ç ÷
è ¶T ø
3) Ser reversibles aún a corrientes relativamente grandes
4) Consistencia con el paso del tiempo (envejecimiento)
5) De preferencia, poder emplearse con puentes salinos de KCl
Los electrodos que mejor satisfacen estos requisitos son los que están formados por
un metal y una sal insoluble del mismo. En la práctica, los electrodos de referencia que se
usan con más frecuencia son el de calomel y el de plata-cloruro de plata, en el que un
alambre de plata se recubre con el cloruro del mismo metal, y se sumerge en una solución
de cloruro de potasio de concentración conocida. El potencial del electrodo depende de la
concentración de iones cloruro, como puede comprobarse con la ecuación de Nernst para
la media celda correspondiente. Algunas de sus características son:1
-Potencial reversible estándar: 0.2222 V vs. NHE
-Potencial en solución de KCl saturado a 25°C: 0.1989 V vs. NHE
-Coeficiente de temperatura:
en solución 4 M de KCl: +0.09 mV/K
en solución 0.001 M de KCl: +0.75 mV/K
-No es sensible a la iluminación
-Se ha podido emplear hasta 125°C
-La solución de la unión líquida debe estar saturada con AgCl, para reducir la
formación de iones complejos solubles tales como el tricloroargéntico [AgCl3]-2.
Aparatos necesarios
Potenciostato
Un calibrador o pie de rey (vernier)
Cables varios de conexión y caimanes
Vasos de precipitados
Prácticas de laboratorio de Electroquímica y Corrosión
Un tubo de unión líquida, preparado como se indica más adelante y que servirá como
soporte final del electrodo.
Reactivos
...