Practica De Quimica 4
emendeze100024 de Abril de 2014
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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN
Laboratorio Química 1
Practica 4 – Electroquímica
Profesores:
• Ballinas Barbosa Leonardo Fabio
• José Luis Martínez
Integrantes del equipo:
• Cedeño Velázquez Josué
• Cruz Baños Alexis Fernando
• Méndez Enríquez Edwin Ventura
• Puga Muñoz Adolfo
OBSERVACIONES:
FECHA DE REALIZACIÓN: 08-NOV-2013
FECHA DE ENTREGA: 15-NOV-2013 .
OBJETIVO
El alumno aplicara los conocimientos de electroquímica, para obtener un electro depósito, con los materiales proporcionados en el laboratorio de química.
CONSIDERACIONES TEORICAS
Electroquímica rama de la química que estudia la transformación entre la energía química y la energía eléctrica es decir las reacciones químicas que se dan en la interface de un conductor eléctrico y un conductor iónico pudiendo ser una disolución y en algunos casos especiales, un sólido.
La electroquímica estudia las reacciones químicas producidas por acción de la corriente eléctrica (electrólisis) así como la producción de una corriente eléctrica mediante reacciones químicas (pilas, acumuladores), en pocas palabras, 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.
Los conductores más importantes son los del tipo electrolíticos, es decir los electrolitos; estos se distinguen de los conductores electrónicos, como los metales por el hecho de que el paso de una corriente eléctrica va acompañada por el transporte de materia.
Cuando pasa una corriente eléctrica a través de un conductor electrolito, el transporte de materia se manifiesta en las discontinuidades del sistema. Por ej., si en una disolución acuosa diluida en un ácido se sumergen dos alambres, preferentemente de platino, unidos a los 2 polos de una batería voltaica que actúa como fuente de corriente, se desprenden en los alambres burbujas de hidrogeno y oxigeno respectivamente, si la disolución electrolítica contuviera una sal de cobre o plata se liberaría el metal correspondiente en lugar de hidrogeno.
Las reacciones químicas donde se produce una transferencia de electrones entre moléculas se conocen como reacciones redox, mediante este tipo de reacciones se llevan a cabo los procesos que generan electricidad o en caso contrario, es producido como consecuencia de ella.
* Reacciones Redox
El redox son las reacciones de transferencia de electrones. Esta transferencia se produce entre un conjunto de elementos químicos, uno oxidante y uno reductor. En las reacciones la energía liberada de un reacciona espontánea se convierte en electricidad o bien se puede aprovechar para inducir una reacción química no espontánea.
Balanceo de las ecuaciones Redox
Las reacciones electroquímicas se pueden balancear por el método ión-electrón donde la reacción global se divide en dos semi-reacciones, se efectúa el balance de carga y elemento, agregando H+, OH−, H2O y/o electrones para compensar los cambios de oxidación
* Celdas Electroquímicas
La celda electroquímica es un dispositivo experimental para generar electricidad mediante una reacción redox espontánea en donde la sustancia oxidante está separada de la reductora de manera que los electrones deben atravesar un alambre de la sustancia reductora hacia la oxidante.
En una celda el agente reductor pierde electrones por tanto se oxida. El electrodo en donde se verifica la oxidación se llama ánodo. En el otro electrodo la sustancia oxidante gana electrones y por tanto se reduce. El electrodo en que se verifica la reducción se llama cátodo.
Las celdas electroquímicas tienen dos electrodos: El Ánodo y el Cátodo. El ánodo se define como el electrodo en el que se lleva a cabo la oxidación y el cátodo donde se efectúa la reducción. Los electrodos pueden ser de cualquier material que sea un conductor eléctrico, como metales, semiconductores. Para completar el circuito eléctrico, las disoluciones se conectan mediante un conductor por el que pasan los cationes y aniones, conocido como puente de sal. Los cationes disueltos se mueven hacia el Cátodo y los aniones hacia el Ánodo. La corriente eléctrica fluye del ánodo al cátodo porque existe una diferencia de potencial eléctrico entre ambos electrolitos. Esa diferencia se mide con la ayuda de un voltímetro y es conocida como el voltaje de la celda. También se denomina fuerza electromotriz (FEM) o bien como potencial de celda. En una celda galvánica donde el ánodo sea una barra de Zinc y el cátodo sea una barra de Cobre, ambas sumergidas en soluciones de sus respectivos sulfatos, y unidas por un puente salino se la conocen como Pila de Daniel.
La corriente eléctrica fluye del ánodo al cátodo porque hay una diferencia de energía potencial entre los electrodos. La diferencia de potencial eléctrico entre el ánodo y el cátodo se mide en forma experimental con un voltímetro, donde la lectura es el voltaje de la celda.
Las celdas electroquímicas se usan principalmente Convertir la energía química en eléctrica y la eléctrica en química.
En la actualidad, nuestra vida sería inconcebible sin la presencia de las celdas, ya que hasta lo más cotidiano e imperceptible funciona por medio de las pilas; actividades tan cotidianas como el despertar no podrían realizarse, ya que le despertador necesita de las pilas; tampoco el ver televisión, o encender un computador, son todas actividades que necesitan, para su funcionamiento, la presencia de las pilas.
También son importantes en circunstancias vitales, como por ejemplo, para las personas que usan un marcapaso artificial, que es un artefacto que necesita de pilas, y en general casi todos implementos médicos necesitan de las pilas.
* Potenciales estándar del Electrodo
El Potencial de electrodo es como se le conoce a una celda galvánica que produce por la reacción de la celda que no está en equilibrio. El potenciómetro solo permite circular una corriente pequeña, de modo que la concentración de las dos semi-celdas permanece invariable. Si sustituimos el potenciómetro por un alambre, pasaría mucha más corriente, y las concentraciones variarían hasta que se alcance el equilibro. En este momento no progresaría más la reacción, y el potencial "E" se haría cero. Cuando una batería (que es una celda galvánica) se agota (V=0) los productos químicos del interior han llegado al equilibrio, y desde ese momento la batería ha <<muerto>>.
Es posible calcular el potencial estándar de reducción de una celda determinada comparando con un electrodo de referencia. Básicamente el cálculo relaciona el potencial de reducción con la redox. Arbitrariamente se le asignó el valor cero al electrodo de Hidrógeno, cuando se encuentra en condiciones estándar. En dicho electrodo ocurre la siguiente reacción:
La reacción se lleva a cabo burbujeando gas hidrógeno en una disolución de HCl, sobre un electrodo de Platino. Las condiciones de este experimento se denominan estándar cuando la presión de los gases involucrados es igual a 1 Atm., trabajando a una temperatura de 25ºC y las concentraciones de las disoluciones involucradas son igual a 1M. En este caso se denota que:
Este electrodo también se conoce como electrodo estándar de hidrógeno (EEH) y puede ser conectado a otra celda electroquímica de interés para calcular su potencial de reducción. La polaridad del potencial estándar del electrodo determina si el mismo se está reduciendo u oxidando con respecto al EEH.
* Corrosión
La corrosión es el deterioro de un material a causa de un ataque electroquímico por su entorno. Puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de menor energía interna. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción
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