Practica De Laboratorio

DETERMINACIÓN DEL VALOR DE LA CARGA DEL ELECTRÓN

OBJETIVO:

Determinar experimentalmente el valor de la carga del electrón utilizando la electrólisis del cobre.

FUNDAMENTO:

La electrólisis es un proceso mediante el cual se logra la disociación de una sustancia llamada electrolito, en sus iones constituyentes (aniones y cationes), gracias a la administración de corriente eléctrica. Éste proceso se utiliza para descomponer una sustancia en sus elementos, para purificar metales y para aplicar una capa metálica externa a un objeto. Ésta última aplicación es muy utilizada en procesos como la galvanoplastia, la galvanostegia y el niquelado, los cuales tienen gran importancia en la industria, ya que mediante ellos se fabrican latas para envasar alimentos, se hace el cromado y el chapeado, entre otros.

El científico que mejor estudió, explicó y descubrió éste proceso fue Michael Faraday, enunciando dos leyes importantes para los problemas de electrólisis:

La cantidad de la sustancia depositada o liberada en un electrodo es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que pasa sobre él.

La cantidad de electricidad que se requiere para depositar o liberar un equivalente químico de un elemento es siempre la misma y es aproximadamente 96485 C.

La celda electroquímica, conocida también como pila voltaica o galvánica, sirve para generar una corriente eléctrica mediante una reacción química. Ésta consta de dos vasos conectados por un puente salino, cada vaso contiene un electrolito y tiene sumergida una barra conductora o electrodo, uno de ellos debe ser de un metal cuyos átomos se desprendan al ponerse en contacto con el electrolito. Además, los electrodos están conectados por medio de un conductor, de manera que los electrones fluyan de un lado para otro.

Celda voltaica o galvánica.

Las celdas voltaicas utilizan reacciones de oxidación-reducción espontaneas para llegar a la electricidad. Las medias reacciones de oxidación y reducción, por lo general se llevan a cabo en compartimientos separados. Cada compartimiento tiene una superficie sólida llamada electrodo, en donde ocurre la media reacción. Al electrodo en donde ocurre la oxidación se le llama ánodo, mientras donde ocurre la reducción se le llama cátodo. Los electrones que se liberan en el ánodo fluyen a través de un circuito externo hacia el cátodo.

Una celda voltaica genera una fuerza electromotriz (fem) que mueve a los electrones desde el ánodo hacia el cátodo a través de un circuito externo. El origen de la fem es la diferencia entre la energía potencial eléctrica de los dos electrodos en la celda. A la fem de una celda se le llama potencial de celda, Ecelda, y se mide en volts. Al potencial de la celda bajo condiciones estándar se le llama fem estándar o potencial de celda estándar, y se designa como E°celda.

Celda electrolítica

En la celda electrolítica se lleva a cabo una reacción electrolítica, utilizando una fuente externa de electricidad para llevar a cabo una reacción electroquímica no espontánea. La terminal negativa de una fuente externa se conecta al cátodo de la celda y la terminal positiva al ánodo.

El medio que transporta la corriente dentro de una celda electrolítica puede ser tanto una sal fundida como una disolución electrolítica. Los electrodos de la celda pueden ser activos, lo que significa que un electrodo puede involucrarse en la reacción electrolítica. Los electrodos activos son importantes en la electrodeposición y en los procesos metalúrgicos.

La cantidad de las sustancias que se forman durante la electrolisis se puede calcular mediante la consideración del número de electrones involucrados en la reacción de oxidación-reducción y la cantidad de carga eléctrica que pasa por la celda. La máxima cantidad de trabajo eléctrico que produce una celda voltaica está dada por el producto de la carga total suministrada, nF y la fem.

PROCEDIMIENTO

Se lijaron las laminillas de cobre.

Se pesaron y se marcaron en los extremos como laminilla 1 y laminilla 2.

Se añadieron 200 mL de CuSO4 al vaso de precipitados.

Se conectó la fuente de poder y se pusieron las laminillas dentro de la solución -

Se encendió la fuente de poder para iniciar con la electrólisis.

Se dejaron durante 15 minutos aproximadamente y se tomó nota de las lecturas de la intensidad de la corriente cada minuto.

Pasados los 15 minutos se sacaron las laminillas de la solución y se secó la lámina que se redujo sobre la llama baja del mechero.

Finalmente se pesó la lámina y se comparó su pero inicial con su peso final.

Se reciclaron las laminillas y la solución.

RESULTADOS Y DISCUSIONES

Se limpiaron y lijaron dos laminillas de cobre y se colocó CuSO4 en un vaso de precipitados

Se conectó la fuente de corriente de la celda y se sujetaron las laminillas. Las laminillas fueron sumergidas dentro del vaso con solución. Se encendió la fuente de corriente e inició la electrólisis, se tomó lectura de la corriente por minuto hasta que el ánodo se disolvió.

Ya disuelto el electrodo, se sacó, se secó y se pesó para hacer los cálculos.

Se conectó la fuente de corriente y se sujetaron las laminillas a los extremos del circuito.

Se sumergieron las laminillas dentro del vaso con solución, cuidando que las marcas quedaran dentro de esta. Se inició la electrólisis. Se tomó lectura de la intensidad cada minuto y se terminó hasta que se disolvió el ánodo.

Una vez disuelto, se secó el electrodo sobre la llama baja del mechero.

Ya seco, fue pesado y se hicieron los cálculos necesarios.

Peso antes de electrólisis

Laminilla 1 Laminilla 2

0.296g 0.259g

...