Practica química: Electroquímica

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PRACTICA No. 4 ELECTROQUÍMICA

OBJETIVO:

El alumno aplicará los conocimientos de Electroquímica, para obtener un electro depósito, con los materiales proporcionados en el laboratorio de Química.

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MATERIAL[pic 4]

1 Celda de acrílico transparente=. 1 Electrodo de N íquel (ánodo)

3 Electrodos de Cobre (cátodo)

Material poroso (corcho).

1 Fuente de alimentación de 0 a 30 Volts.

2 Pares de conexiones con caimanes

1 Mechero de Bunsen, anillo y tela con

asbesto.

l Pinzas largas

1 Pinzas para vaso de precipitados 1 Agitador de vidrio

1 Termómetro

1 Vaso de Precipitados de 250 cm" 1 Vaso de precipitados de S00 cm3 Algodón[pic 5]

PROCEDIMIENTO.

PRIMERA PARTE.

REACTI VOS

Solución de NiS04 6Hz0 Solución de HiS04 (1:1) Agua destilada

1. Preparar los electrodos de Cobre: el decapado se realiza introduciéndolos solo unos segundos en la solución de H2S04 (1:1). Realizar esta operación con precaución, utilizando las pinzas largas para manipular los electrodos y lavarlos con agua destilada, secarlos bien.
2. Instalar la cuba sin solución, colocando el ánodo dentro de la misma.

1. Calentar la solución de Sulfato de Níquel (NiS04‘6Hz0) a una temperatura de

60 °C. Al alcanzar la temperatura, retirarla con las pinzas y vaciar aproximadamente 200 ml de solución en la cuba de acrílico.

1. Introducir el electrodo de Cobre (Cátodo), e inmediatamente colocarlas conexiones de caimanes en el lugar correspondiente. (Ver figura 1).
2. Hacer circular corriente eléctrica durante 30 segundos, con un voltaje de 6Volts, en la celda electrolítica, desconectar después de transcurrido el tiempo indicado. Observar y tomar nota

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Figura 1

SEGUNDA PARTE.

1. Preparar otro electrodo de Cobre como en la primera parte (puntos 2 y 3).
2. Acercar el cátodo de 1 a 2 pulgada de separación con el ánodo, hacer circular corriente eléctrica durante 30 segundos y un voltaje de 6 Volts, después extraer el electrodo de la solución. Observar y tomar nota.

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                                      TERCERA PARTE.

1. Preparar el tercer electrodo de cobre como la primera parte repitiendo los pasos 2 y 3.
2. Instalar al centro de la cuba y dentro de la solución caliente el material poroso. Posteriormente hacer circular una corriente eléctrica de 6 Volts durante 30 segundos, observar y tomar nota, al terminar apagar la fuente de corriente.
3. Lavar el material y vaciar la solución de la cuba (Sulfato de Níquel) al vaso de precipitados de 500 cm3. Limpiar perfectamente los electrodos de cobre.

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NOTA:

Si el tiempo del depósito es excesivo, se observará que se forman ”lengüetas” en el cátodo, debido a una densidad de corriente muy alta.

INVESTIGACION TEORICA

Introducción a la Electroquímica

La electroquímica es una disciplina que estudia la interacción entre la electricidad y las reacciones químicas. Su aplicación abarca desde baterías y celdas de combustible hasta procesos industriales como la electrodeposición y la refinación de metales.[pic 9]

Principios Fundamentales

- Reacciones de oxidación y reducción: La transferencia de electrones es la base de los procesos electroquímicos.

- Electrodos: Son los conductores donde ocurren las reacciones electroquímicas.

- Electrolitos: Soluciones que contienen iones capaces de conducir electricidad.

-Corriente eléctrica: Induce o facilita las reacciones químicas en una celda electroquímica.

Tipos de Celdas Electroquímicas

- Celda Galvánica: Genera electricidad a partir de una reacción química espontánea.

- Celda Electrolítica: Requiere una fuente de energía externa para inducir una reacción química.

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Electrodeposición de Metales

La electrodeposición es un proceso electroquímico en el cual un metal se deposita sobre la superficie de un electrodo mediante la reducción de sus iones en solución. Se utiliza en la industria para recubrimientos metálicos, protección contra la corrosión y fabricación de componentes electrónicos.

Factores que Afectan la Electrodeposición

- Voltaje aplicado: Influye en la velocidad de deposición.

- Distancia entre electrodos: Afecta la distribución del depósito.

- Concentración de la solución: Determina la disponibilidad de iones metálicos.

- Tiempo de exposición: Controla el grosor del recubrimiento.

Electrodeposición de Níquel

El níquel es un metal ampliamente utilizado en procesos de electrodeposición debido a su resistencia a la corrosión y sus propiedades mecánicas. Se deposita sobre sustratos metálicos para mejorar su durabilidad y apariencia.[pic 11]

Influencia de Parámetros en la Electrodeposición

- Temperatura: Afecta la movilidad de los iones y la eficiencia del proceso.

- Concentración de NiSO₄: Determina la cantidad de níquel disponible para la deposición.

- Tiempo de exposición: Controla el espesor del recubrimiento.

Influencia del Material Poroso en la Celda Electrolítica

El uso de materiales porosos en celdas electrolíticas tiene un impacto significativo en la distribución de los iones y la uniformidad del depósito metálico. Actúan como separadores que regulan el flujo de carga y minimizan la formación de estructuras irregulares.

Efectos del Material Poroso

- Mejora la uniformidad del recubrimiento.

- Reduce la formación de defectos en el depósito.

- Controla la velocidad de transferencia de iones.

CUESTIONARIO

1. Indique todo lo que se requiere para que exista depósito en el cátodo.

Para que se lleve a cabo la electrodeposición de un metal sobre el cátodo, deben cumplirse ciertas condiciones fundamentales:

- Celda electrolítica: Es el sistema donde ocurre la electrodeposición, compuesto por un ánodo, un cátodo y una solución electrolítica con iones metálicos disueltos.

- Electrodos adecuados: Se requiere un ánodo de níquel (fuente de los iones metálicos) y un cátodo de cobre, donde se depositará el metal reducido.

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