analisis quimico para imprimirii.docx

8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx

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DEDICATORIA

A LA INGENIERA LUZ MARINAACHARTE LUME, POR EL GRANEMPEÑO QUE PONE EN CADACLASE, POR INSTRUIRNOS YFORMARNOS PARA NUESTRO

FUTURO COMO INGENIEROS DE


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“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”

INTRODUCCION|

En este trabajo que presentamos, pretendemos exponer una breve reseña sobre

la electrolisis para poder ampliar nuestros conocimientos en el área de la química.

Para poder hacer este trabajo tuvimos que indagar acerca de le electroquímica,

rama de la química que estudia las reacciones químicas producidas por acción de

la corriente eléctrica electrólisis! así como la producción de una corriente eléctrica

mediante reacciones químicas pilas!, en pocas palabras, es el estudio de las

reacciones químicas que producen e"ectos eléctricos # de los "enómenos químicos

causados por la acción de las corrientes o voltajes. $as %eacciones &uímicas que

intervienen en estos procesos son de tipo redox.

'odas las reacciones químicas son "undamentalmente de naturale(a eléctrica,

puesto que ha# electrones involucrados en todos los tipos de enlaces. )in

embargo, la electroquímica es primordialmente el estudio del "enómeno de

oxidación # reducción.

$as relaciones entre cambios químicos # energía eléctrica tienen importancia

teórica # práctica. $as relaciones químicas pueden utili(arse para producir energía

eléctrica en pilas que se llaman pilas voltaicas o galvánicas!. $a energía eléctrica

puede utili(arse para reali(ar trans"ormaciones químicas en pilas electrolíticas!.

*demás el estudio de los procesos electroquímicos lleva a la comprensión # a la

sistemati(ación de los "enómenos de oxidación, reducción que ocurre "uera de las

pilas.

ANALISIS QUIMICO Página 2


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OBJETIVOS

*nali(ar # aplicar los conceptos de "isicoquímica de soluciones en relación

con los procesos electroquímicos *plicar los aspectos básicos relacionados con cinética aplicada a

reacciones de electrodo.

*plicar los "undamentos de algunos ejemplos de sistemas electroquímicos

de interés aplicado. +orrelacionar las propiedades de las soluciones de electrólitos # la

reacciones electroquímicas eterogéneas *plicar los "undamentos básicos de algunos procesos electro catalíticos de

interés industrial. *nali(ar los "undamentos teóricos de algunos ejemplos seleccionados de

electroquímica aplicada.

METODOS ELECTROLITICOS



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I.- ELECTROLISIS:

Parte de la química que trata de la relación entre las corrientes eléctricas # las

reacciones químicas, # de la conversión de la energía química en eléctrica #

viceversa. En un sentido más amplio, la electrolisis es el estudio de las reacciones

químicas que producen e"ectos eléctricos # de los "enómenos químicos causados

por la acción de las corrientes o voltajes.

Es un proceso que tiene lugar cuando se aplica una di"erencia de potencial entre

dos electrodos # se reali(a una reacción redox. $a di"erencia de potencial aplicada

a los electrodos depende del electrolito # del material que constitu#e los

electrodos. $as pilas que producen corriente eléctrica se denominan pilas voltaicas

mientras que las pilas que consumen corriente eléctrica se denominan pilas

electrolíticas.

En algunas electrólisis, si el valor de la di"erencia de potencial aplicada es tan sólo

ligeramente ma#or que el calculado teóricamente, la reacción es lenta o no se

produce, por lo que resulta necesario aumentar el potencial aplicado. Este

"enómeno se da cuando en alguno de los electrodos se produce alg-n

desprendimiento de gas. El potencial añadido en exceso se denomina potencial de

sobretensión.

$a cantidad de producto que se "orma durante una electrólisis depende de

A) La cantia ! !"!ct#icia $%! ci#c%"a a t#a&'( ! "a i"a !"!ct#*"+tica:



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$a cantidad de electricidad que circula por una celda electrolítica puede

determinarse hallando el producto de la intensidad de la corriente, expresada en

amperios por el tiempo transcurrido, expresado en segundos. Es decir, &

culombios! / 01t.

B) D! "a ,a(a !$%i&a"!nt! ! "a (%(tancia $%! *#,a !" !"!ct#*"it*.

I..- /ROCESO

/#*c!(*( (*0#! "a !"!ct#1"i(i( !" a2%a:

)e aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de

electrodos conectados a una "uente de alimentación eléctrica #

sumergidos en la disolución. El electrodo conectado al polo positivo

se conoce como ánodo, # el conectado al negativo como cátodo. +ada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. *sí, los iones

negativos, o aniones, son atraídos # se despla(an hacia el ánodo

electrodo positivo!, mientras que los iones positivos, o cationes, son

atraídos # se despla(an hacia el cátodo electrodo negativo!. $a manera más "ácil de recordar toda esta terminología es "ijándose

en la raí( griega de las palabras. Odos signi"ica camino. Electrodo es

el camino por el que van los electrones. Catha signi"ica hacia abajo


http://es.wikipedia.org/wiki/Electrodohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electrolitohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81nodohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81nodohttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1todohttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ani%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cati%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electrolitohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81nodohttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1todohttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ani%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cati%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electrodo


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catacumba, catástro"e!. +átodo es el camino por donde caen los

electrones. Anas signi"ica hacia arriba. 2nodo es el camino por el

que ascienden los electrones. Ion signi"ica caminante. *nión se dirige

al ánodo # catión se dirige al cátodo. $a nomenclatura se utili(a

también en pilas. 3na "orma "ácil también de recordar la terminología

es teniendo en cuenta la primera letra de cada electrodo # asociarla

al proceso que en él ocurre4 es decir en el ánodo se produce la

oxidación las dos palabras empie(an con vocales! # en el cátodo la

reducción las dos palabras comien(an con consonantes!. $a energía necesaria para separar a los iones e incrementar su

concentración en los electrodos es aportada por la "uente de

alimentación eléctrica. En los electrodos se produce una trans"erencia de electrones entre

estos # los iones, produciéndose nuevas sustancias. $os iones

negativos o aniones ceden electrones al ánodo 5! # los iones

positivos o cationes toman electrones del cátodo 6!.

En de"initiva lo que ocurre es una reacción de oxidación6reducción, donde la

"uente de alimentación eléctrica se encarga de aportar la energía necesaria.

I.3.- ELECTR4LISIS DEL A5UA:


http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Transferencia_de_electrones&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Oxidaci%C3%B3n-reducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Transferencia_de_electrones&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Oxidaci%C3%B3n-reducci%C3%B3n


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)i el agua no es destilada, la electrólisis no sólo separa el oxígeno # el hidrógeno,

sino los demás componentes que estén presentes como sales, metales # algunos

otros minerales lo que hace que el agua condu(ca la electricidad no es el puro

78, sino que son los minerales. )i el agua estuviera destilada # "uera 9::; pura,

no tendría conductividad.!

Es importante hacer varias consideraciones


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de lana "ina o polvo. El segundo caso debe hacerse con mucho

cuidado, incorporando cantidades pequeñas de hidrógeno en

presencia de oxígeno # el catali(ador, de manera que el hidrógeno

se queme suavemente, produciendo una llama tenue. $o contrario

nunca debe hacerse.

I.6.- ELECTROLISIS DEL 7CIDO CLORH8DRICO DILUIDO:

El ácido clorhídrico se ioni(a dando un n-mero igual de iones de cloruro.

$os iones del cloruro son atraídos hacia el ánodo # cada ion libera un

electrón # se convierte en un átomo neutro.

)e combinan dos átomos de cloro para "ormar una molécula.

A/LICACIONES DE LA ELECTR4LISIS


H C" 9 H C" -

H ! 9 H

3H 9 3


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ierro puro >>.>? ;5!, en pedacitos, re"inado electrolíticamente da lugar a

Producción de aluminio, litio, sodio, potasio # magnesio. Producción de hidróxido de sodio, ácido clorhídrico, clorato de sodio #

clorato de potasio. Producción de hidrógeno con m-ltiples usos en la industria como

combustible, en soldaduras, etc. $a electrólisis de una solución salina permite producir hipoclorito cloro!

este método se emplea para conseguir una cloración ecológica del agua de

las piscinas. $a electrometalurgia es un proceso para separar el metal puro de

compuestos usando la electrólisis. Por ejemplo, el hidróxido de sodio es

separado en sodio puro, oxígeno puro e hidrógeno puro. $a anodi(ación es usada para proteger los metales de la corrosión. $a galvanoplastia, también usada para evitar la corrosión de metales, crea

una película delgada de un metal menos corrosible sobre otro metal.

II.- LE; DE OHM:

Al igual que los o!"u#o$es %e#&lios, las soluio!es "e ele#$oli#os

sigue! la le' "e o(%) la i!#e!si"a" "e o$$ie!#e *I+ es "i$e#a%e!#e

$oo$io!al a la "i-e$e!ia "e "e o#e!ial *+ e i!/e$sa%e!#e

$oo$io!al a la $esis#e!ia *R+.


V = I. R

http://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Litiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sodiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Potasiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Potasiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_de_sodiohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_clor%C3%ADdricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipocloritohttp://es.wikipedia.org/wiki/Clorohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cloraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Anodizaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Galvanoplastiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Litiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sodiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Potasiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_de_sodiohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_clor%C3%ADdricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipocloritohttp://es.wikipedia.org/wiki/Clorohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cloraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Anodizaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Galvanoplastia


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A"e%&s, a$a la a$ga el0#$ia *Q+.

A"e%&s "el sis#e%a i!#e$!aio!al so!)

MAGNITUD UNIDAD SÍM!L!

I AMPERE A

R !HM Ω

" "!LTI! "

# C!UL!M C

T SEGUND! S

Algu!as %ag!i#u"es el0#$ias ' sus u!i"a"es usa"as e!

ele#$oqu1%ia)

MAGNITUD UNIDAD E#UI"ALENCIA

INTENSIDAD DE

C!RRIENTE

AMPERE$A% &A'&C(S

P!TENCIAL "!LTI!$"% &" ' &)(C

ANALISIS QUIMICO Página &*

Q = I. T


11/40


EL+CTRIC!

ENERGÍA )!ULE$)% &) ' &, - S

P!TENCIA ,ATT$,% &, ' &) (S

CANTIDAD DE

CARGA

C!UL!M$C% &C ' &A - S

$a le# de 8hm establece que la intensidad eléctrica que circula entre dos puntos

de un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión eléctrica entre

dichos puntos, existiendo una constante de proporcionalidad entre estas dos

magnitudes. =icha constante de proporcionalidad es la conductancia eléctrica, que

es inversa a la resistencia eléctrica.

$a le# de ohm expresa la relación numérica entre tres cantidades eléctricas

"undamentales, a saber

9. @uer(a electromotri( E medida en volts!7. 0ntensidad de corriente eléctrica 0 medida en amperes !A. %esistencia % medida en ohm!

III.- LE;ES DE


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Es la a!#i"a" "e o$$ie!#e el0#$ia *Q+, que i!2u'e e! el i!#e$/alo "e

#ie%o *T+.

U!i"a"es)

I3Q.T "o!"e) *4s3A+

A3A%e$e.

.ARADA/ $.%0

Re$ese!#a%os la a!#i"a" "e a$ga "e u! %ol "e ele#$o!es, la ual es

aa5 "e "eso%o!e$ o $o"ui$ 6Eq7g "e u!a ie$#a sus#a!ia.

6 F 3 6 %ol e7 3 89:;;

Do!"e se "e"ue)

x=¿ Peq ( x ) . I . T

96500

m¿


13/40


La %asa "eosi#a"a o li=e$a"a "e u!a sus#a!ia e! u! ele#$o"o, es

"i$e#a%e!#e $oo$io!al a la a!#i"a" "e o$$ie!#e que asa o$ el

i$ui#o.

m¿

meq×Q

96500

D>!"e)

meq ) Es la %asa equi/ale!#e "e la sus#a!ia $o"ui"a e! u!

ele#$o"o.

N 0

e−¿

meq=m . A¿

89:;; 3 Es la o!s#a!#e "e Fa$a"a' *$eal%e!#e es 89?@+.

m¿

peq × I × t 96500

E10

BCu&l se$& la a!#i"a" "e la#a que se "eosi#a$a ua!"o a #$a/0s "e

u!a el"a que o!#ie!e u!a solui>! "e !i#$a#o "e la#a, i$ula u!a

o$$ie!#e u'a i!#e!si"a" es "e ;.:A "u$a!#e ; %i!u#os.

ANALISIS QUIMICO Página &3


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RES!LUCIN0

Re%la5a!"o la euai>!)

m¿

meq × I ×t

96500

N 0

e−¿=

108g /eqg

1=108 g/eqg

meq=m . A¿

T 3;%i! 9;s4%i!

T 3 6;;s

I 3 ;.:A

Re%la5a!"o se #ie!e)

m=

108

eq.g ×0.25 c /s ×1800 s

96500c /e q . g

m=0.504 g

SEGUNDA LE/0

Al aso "e u!a %is%a a!#i"a" "e o$$ie!#e lasa %asas "eosi#a"as o

li=e$a"as e! "os o %&s ele#$o"os, "i$e#a%e!#e $oo$io!ales a sus

$ese#i/as %asas equi/ale!#es.



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D>!"e)

Se u%le) N; Eq7g 3 Eq7gl 3 N; Eq7gQ

D>!"e)

mJ

meq(J )=

ml

meq(l)=

mQ

meq (Q)

Co!si"e$aio!es)

Al aso "e 6 Fa$a"a' "e a$ga el0#$ia, se "eosi#a o se li=e$a 6

Eq7g "e sus#a!ia.



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Al aso "e u! oulo%= "e a$ga el0#$ia, se "eosi#a o se li=e$a

6eq7g "e %ues#$a.

1eq−g=1eq−g96500

Si i$ula 6 Fa$a"a', es#&! asa!"o 9.; 6; ele#$o!es.

E)EMPL!S &0

Se ele#$oli5a u!a solui>! "e C$ *a+, e%lea!"o u!a o$$ie!#e "e

6.: A. Bqu0 %asa "e C$ *a+, se (a=$& "eosi#a"o "esu0s "e : "ias

"e ele#$olisisH*M3:.;+.

Resolui>!)

La $eai>! "e $e"ui>! e! el o"o es)

C$ −¿

e¿ C$;

Co%o los ele#$o!es #$a!s-e$i"os so! e7 e!#o!es)

N 0

e−¿=

52g /eqg

3=17.33g /eqg

meq=m . A¿

Alia!"o la euai>!)



17/40


m¿

meq × I ×t

96500

I 3 6.:A

T 3 : 9; 9;?

T 3 ? ;;;s

mcr=

17.33 g

eq.g ×

13.5c

s ×432000s

96500c /e q .g

M$ 36 ;?@.:??g "e $

E)EMPL!S 20

BCu&l se$& el /olu%e! o=#e!i"o "e lo$o *l+ %e"i"o a o!"iio!es

!o$%ales e! la ele#$olisis "el lo$u$o "e so"io -u!"i"o, al i$ula$ 6;A

"e o$$ie!#e "u$a!#e 89: segu!"os, si el $e!"i%ie!#o "el $oeso es "el

; H

RES!LUCIN0

La $eai>! "el $oeso a!>"io es)

Cl 7

−¿

e¿

Cl

Me"ia!#e la le' "e o(% se ue"e alula$ la a$ga el0#$ia que se

ali> al $oeso ele#$ol1#io)



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I3Q.T 3 6;A 89: s 3 89:;C

Luego)

89 :;;C 6Eq7g *CL+ 3.?L

89:;

< 3 6.6 L

Nos i"e al ; )

3 6.6 L*;46;;+

3 ;.89 L

Entre 9B::69BA: Cichael @arada# "ísico # químico inglés, reali(ó estudios

cuantitativos re"erente a la relación entre la cantidad de electricidad que pasa por

una solución # resultado de sus investigaciones las enuncio entre los años 9BAA6

9BAD en las le#es que tienen su nombre. *unque los métodos electroquímicos se

usan en química analítica para e"ectuar varias separaciones # originar cambios en

los estados de oxidación, esta # las secciones siguientes están dedicadas

básicamente a la "ijación de metales por electrodepositacion.se pasa a una

corriente eléctrica bajo condiciones adecuadas a través de una solución de sal de

un metal # el metal se va depositando gradualmente casi siempre en la condición

elemental sobre uno de los electrodos. l cálculo de la cantidad de metal que se

depositara al "inal de un tiempo determinado se encuentra mediante las le#es de

@arada#, la que pueden enunciarse como sigue



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$a masa de cualquier sustancia depositada en un electrodo es proporcional

a la cantidad de electricidad que pasa a través de la solución. $as cantidades de las diversas sustancias liberadas en los electrodos por

el paso de la misma cantidad de electricidad con proporcionales a los

pesos equivalentes de las sustancias.$a intensidad de corriente se expresa en términos del ampere *mp!, que se

de"ine como la intensidad de corriente que, cuando se pasa a través de una

solución de nitrato de plata bajo ciertas condiciones estándares, depositará plata

a ra(ón de :.::999gFs.$as cantidades de electricidad se expresan en términos del coulombcoul!, que se

de"ine como la cantidad de electricidad que pasa atreves de un conductor en

un segundo, cuando la corriente es de un amperaje, esto esD1n!:

Q/cantidad de electricidad, coulI/intensidad de corriente eléctrica, ampT/tiempo, s

.- LA /RIMERA LE; DE


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$a segunda le# de @arada# establece que los pesos de las di"erentes sustancias

liberadas en los electrodos por la cantidad dada de electricidad son

proporcionales a sus respectivos pesos equivalentes. El peso equivalente de

una sustancia en este caso es el peso atómico o molecular dividido entre el

cambio de electrón por átomo o molécula que ocurre en el electrodo.se

encuentra experimentalmente que se requiere >G,H::coul para liberar un peso

equivalente gramopeso equivalente en gramo!

Ag

1 =107.87 g =e plata, de una solución de una sal de plata.

Fe

2 =27.92g =e hierro, de una solución de una sal "errosa.

Au

2=65073 g =e oro, de una solución de una sal áurica.

S! !n*,ina !$%i&a"!nt! !"!ct#*$%+,ic* ! %na (%(tancia a "a ,a(a !n

2#a,*( ! ic=a (%(tancia !*(itaa *# !" a(* ! %n c%"*,0i*. =e

acuerdo con esta de"inición podemos escribir

=ónde

, /masa en gramos que se han depositado

/ /peso atómico del elemento

n /n-mero de electrones intercambiados

ANALISIS QUIMICO Página 2*

m/P 10 1t F >GH:: n!


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I /intensidad de la corriente en amperios

t /tiempo en segundos

GH:: es el "actor de equivalencia entre el @arada# # el +ulombio. 9 @/ >GH:: +

El valor de >G H:: coul es, por tanto una unidad de cantidad en mediciones

electroquímicas # en esa capacidad se llama @arada#. 3n @arada#/ >G H::+oul/

>G H:: *mp.s/7G.B9 amp.h. 'ambién es equivalente a G:.7A x9:7A electrones

n-mero de *vogadro!.

$as reacciones mencionadas pueden expresarse por medio de ecuaciones como

sigue

*. *g559e6 I *gJ. @e7557e6 I @e+. *u+0D6 5Ae6 I *u 5 D+06

=onde el símbolo e6 representa el electrón, o unidad de electricidad negativa. )i

las ecuaciones se consideran como representación de las relaciones de átomos

gramo o moléculas gramo4 entonces, el símbolo representa el @arada#. Esto

es, se requieren 9,7 # A @arada# para depositar un peso atómico gramo de

metal de una solución de sal de plata, sal "errosa # sal áurica, respectivamente.

E>!,"* K+uántos gramos de cobre se depositaran en A.:: horas con una corriente de

D.:: amperes, suponiendo que ninguna otra reacción tiene lugar en el cátodoLS*"%ci1n:

'/A.:: x A G::/9: B::s.


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$as le#es de @arada# se aplican a cada electrodo. $os pares de reacciones

indicadas tienen lugar en ambos electrodos durante la electrolisis de ciertas

combinaciones de +u

75

, pb

75

,

5

, GH:: coul es, por tanto, una unidad de cantidad en mediciones

electroquímicas # en esa capacidad se llama G H::

coul / >G H:: amp6h. 'ambién es equivalente a G.:7:A Nnumerode Avogadro

1023

electrones¿ !.



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$as reacciones mencionadas pueden expresarse por medio de ecuaciones como

sigue.

a!

+¿

Ag¿

5 e I *g

b!++¿

Fe¿ 5 7 e I @e

c!−¿

AuCl4

¿

5 Ae I *u 5D−¿

Cl¿

=onde el símbolo e represente el electrón, o unidad de electricidad negativa. )i las

ecuaciones se consideran como la representación de las relaciones de átomos

gramo o moléculas gramo entonces, el símbolo representa el "arada#. Esto es , se

requieren 9,7 # A "arada# para depositar un peso atómico gramo de metal, de una

solución de sal de plata, sal "errosa # sal áurica, respectivamente.

Ejemplo 9. K+uantos gramos de cobre se depositan en A.:: horas con una

corriente de D.:: amperes, suponiendo que ninguna otra reacción tiene lugar en el

cátodoL

)olución

'/A.:: N A.H::/ 9:.B:: s


24/40


DA.7:: coul depositaran43.200

96.500 N A9.B/ 9D.7 g +u

$as le#es de @*%*=*O se aplican a cada electrodo. $os pares de reacciones

indicadas en la tabla A tienen lugar en ambos electrodos durante la electrolisis de

ciertas combinaciones de++¿

Cu¿ ,

−¿+¿ ! N"3

¿

++¿ # ¿

P$¿

.

En la electrolisis de una solución de sul"ato de cobre se aplican las ecuaciones

9! # 7! de la tabla A # se observa que el paso de un "arada# o sea, una

corriente de un ampere durante >G H:: s! es capa( de originar el depósito de1

2

mol de cobre / A9.Bg! en el cátodo # al mismo tiempo liberar1

2 de mol de

oxigeno /B.::g! en ánodo. En condiciones estándares, este volumen de oxigeno

ocupa

22.4

4 / H.G: litros. 'ambién por cada "arada#, la acide( de la solución

aumenta en 9 equivalente gramo /9de < "3 / 9 mol de # 2 %"4, etc.!. =e



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hecho, es posible preparar una solución neutra de Cu%"4 # determinando la

concentración, acida de la solución resultante, a partir del peso del cobre metálico

depositado.

En "orma similar, en la tabla A se muestran los e"ectos cuantitativos resultantes de

la electrolisis de una solución de ácido sul"-rico diluido ecuaciones A! # D!, de

la electrolisis de una solución acida de++¿

P$¿ como ecuaciones H! # G!Q # de la

electrolisis de una solución que contiene tanto++¿

Cu¿ como

++¿

P$¿ ecuaciones

?! # B!Q 3n latón típico es una aleación de aproximadamente G: ; +u, D:; Rn #

:.H ; Pb. )i tal aleación se disuelve en ácido nítrico # la solución se electroli(a,

entonces, por lo menos en teoría, el cobre # el plomo se depositarían primero

simultáneamente como se indica en las ecuaciones ?! # B!. +uando todo el

plomo se ha depositado, el cobre remanente se depositaria como se indica en las

a ecuaciones 9! # 7!. @inalmente el agua se descompondría como se indica en

las ecuaciones A! # D!. los iones de (inc quedaran in"ectados puesto que su

potencial de posición es ma#or que el potencial requerido para la reducción de los

iones de hidrogeno .

E>!,"* 3.

3na solución neutra que contiene :.D::: g de cobre se electroli(a, hasta que todo

el cobre se deposita # la electrolisis contin-a por ?minutos más. El volumen de la



26/40


solución se conserva en 9::ml # la intensidad corriente se mantiene en un

promedio de 9.7: amp. )obre la base de una e"iciencia de 9::; en la corriente,

a! Kcuánto tiempo tardo el cobre en depositarse, b! Kqué volumen total de gas

de desprendió durante toda la electrolisisL, c! K+uál "ue la acide( de la solución al

"inal de la electrolisisL

S*"%ci1n:

a! 9 "arada# depositaCu

2 / A9.B g +u


27/40


+ada "arada# desprende1

2 mol de #

2 #1

4 mol de"

2 .

Coles de # 2 .5 "2 desprendidos /:.::H77 N3

4 / :.::A>7

Coles Sas total desprendido / :.::A9H 5:.::A>7/:.::c! =urante el depósito de +u, cada "arada# corresponde a una ganancia de

átomo gramo de+¿ .

# ¿

=espués del depósito de +u, la acide( no cambia.

Sanancia en acide(/ equivalentes gramo de+¿

# ¿

$a solución resultante es 9:N:.:97HB /:.97HB < como acido.En los cálculos anteriores que inclu#en la segunda le# de "arada# se ha

supuesto que toda la corriente sirve para descomponer la sustancia en

cuestión4 esto es, se ha supuesto un 9:; en la e"iciencia de la corriente. En

análisis reales, este no es el caso normalmente. $a electrolisis de una

solución acida de una sal de cobre no solo causara el deposito del cobre en

el cátodo, sino que pequeñas cantidades de hidrogeno se desprenderán en

el mismo electrodo antes que el cobre se ha#a depositado totalmente, a

menos que se use un potencial debidamente controlada para deposición.

En tales casos, la suma de los pesos de los productos descargados en

cada electrodo corresponde exactamente a la le#.Es decir en la electrolisis de cobre, por cada "arada# de electricidad que

pasa, el n-mero de pesos equivalentes gramo de cobre depositados

sumados al n-mero de peso equivalente gramo de hidrogeno liberado

será la unidad.8tros e"ectos también pueden complicar los cálculos en la electrolisis. Por

ejemplo cuando se electroli(a una solución de ácido nítrico de una



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aleación, se encuentra normalmente que la reducción de iones nitrato

tiene lugar hasta cierto punto en el cátodo con la "ormación de productos

como acido nitroso, iones amonio, gas nitrógeno, etc.

Téanse en las ecuaciones >! # 9:!QEn los problemas de electroanálisis de este libro, se puso un 9::; de

e"iciencia en la corriente, a menos que se especi"ique otra cosa. *demás,

se debe suponerse una corriente constante durante el periodo de la

electrolisis.8tras unidades eléctricas que se usan "recuentemente en los cálculos

electroquímicos sonEl ohm % es la unidad de resistencia.El volt Es la unidad electromotri( o presión eléctrica. )u relación con el

ampere # el ohm se expresa con la le# ohmE / 0% joule j es la unidad de trabajo. )e representa por la energía

desarrollada en un segundo por una corriente de 9 ampere contra una

resistencia de ohm.U / Elt/ E&El Vatt W es la unidad de potencia. )e representa por el trabajo hecho a

ra(ón de 9 joule Fs.W/ ElU/Wt

0T.6 /OTENCIALES DE DESCOM/OSICION:

$os potenciales de electrodo que existen entre los metales # sus iones # el e"ecto

de la concentración sobre estos potenciales se estudiaron en las secciones Estas

secciones repararse en este punto. El potencial de descomposición de un

electrolito es la "em más baja # puede aplicarse para ocasionar la reacción

continua en electrodo.



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)i una solución de cobre en ácido sul"-rico o nítrico se electroli(a entre electrodos

de platino el cobre se deposita en el cátodo.

++¿

Cu¿

5 7eI+u

El agua se descompone en el ánodo.

# 2

" I1

2"

2 57+¿ #

¿ 57e

+omo resultado, se produce una celda voltaica del tipo.

+uX

++¿

Cu¿

XX

+¿

2 # ¿

,

1

2

"2XPt

Esta celda ejerce una Yretro6"emZque se opone al voltaje aplicado # que puede

calcularse de la "ormula.

E/ &1− &2 / &Cu++Cu0

50.0591

2 log ++¿

Cu¿ !6 & # 2" # 2❑

0

50.0591

2 log +¿¿

2

# ¿

pres. "2¿1

2

Para que la electrolisis contin-e, debe aplicarse en un voltaje por lo menos igual

que este. *demás es necesario un voltaje su"iciente para vencer la resistencia

óhmica simple de la solución # en los casos en que ocurren e"ectos depolari(ación, la "em debe aumentarse a-n más.

IV.- /OLARI?ACION ; SOBRE/OTENCIA:



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El termino polari(ación se usa para indicar una condición en un electrodo que

origina que el potencial de la semicelda correspondiente di"iera del valor teórico

seg-n se calcula con la ecuación de


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)i las entre los potenciales de descomposición de los metales en solución es

su"icientemente grande, en general es posible e"ectuar una separación de esos

metales por medios electrolíticos. =e este modo si una solución que contiene

iones de plata # iones c-pricos en concentraciones moderadas se electroli(an en

condiciones adecuadas la plata se deposita primero # el deposito puede continuar

hasta que la concentración de los iones de plata remanente se ha reducido a tal

valor, que le potencial de descomposición es igual que el del cobre. +ualquier

intento para depositar el cobre originario el depósito simultaneo de la plata

remanente, pero la cantidad de plata seria despreciable.

E>!,"* :

3na solución es :.::9: C en++¿

Cu¿ # contiene iones

+¿

Ag¿ . =espreciando el

sobre potencial, K&ué valor aproximado tendría que ser la concentración de

+¿

Ag¿ antes que la plata se depositara simultáneamente con el cobre en la

electrolisis de la soluciónL $a reacción anódica es la oxidación del agua!

S*"%ci1n:

Potencial estándares++¿ Cu

Cu

¿ 5:.AA? volt

ANALISIS QUIMICO Página 3&


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+¿ Ag

Ag¿ 5:.?>> volt

+¿

Ag¿

¿¿

+0.337+0.0591

2 −log 0.0010=+0.799+

0.0591

2 log ¿

D!(!>an*:

+¿ Ag

¿

¿¿

log ¿

+¿

Ag¿

¿¿

[ 10−10

Cuchas otras separaciones son posibles. Especialmente "ácil es la separación de

metales arriba del hidrógeno en la serie de potenciales, de los metales abajo del

hidrogeno. En la electrolisis de una solución acida de latón +u 5 Rn! por ejemplo,

esencialmente todo el cobre se deposita en el cátodo. =espués los iones

hidrogeno se reducen a hidrogeno gaseoso # ning-n ion de (inc puede reducirse

mientras la solución permane(ca acida.

En ciertas condiciones, sin embargo, el (inc # varios otros mentales relativamente

abajo en serie, potencio métrica! puede electroli(arse de una solución.

En estos casos es necesario usar una solución alcalina puesto que el potencial

de descomposición del hidrogeno queda disminuido. El alto sobre potencial para

el desprendimiento del hidrogeno en el electrodo de (inc resultante del depósito



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del (inc en el electrodo original del platino!, es una a#uda en este proceso, #a que

permite la reducción electrolítica de los iones de (inc solo en soluciones

moderadamente alcalinas.

E>!,"* 3

K+uál debe ser el valor del P de una solución que es 7.: x 9:6DC en Rn75 para

que ha#a depósito de (incL )uponga que el sobre potencial sobre el (inc es de

:.A: volts.

)olución

Potenciales estándares 〖Rn〗\ 55!, Rn 6:.?GA volt.

\5, 〖9F7 〗 ]7 :.::: volt.

66:.?GA 5 :.:H>9F7 log〖 7.: x 〖9:〗\ 69D!!/:.:::5 :.:H>9F7 log \5Q6:.A:〗

=espejando

$og \5Q /6:.?GA6:.9:>5:.A:!F:.:H>9/6>.GB

P/6log \5Q/>.GB

VIII.- ELECTROLISIS DE /OTENCIAL CONTROLADO:

$a separación electrolítica de los análisis de los metales con pequeñas di"erencias

en sus potenciales estándares puede reali(arse aTecés en condiciones de

potencial controlado. En este proceso se usa un tercer electrodo que act-a como

electrodo auxiliar de re"erencia. El potencial es el electrodo sobre el cual se está



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haciendo el deposito electrodo de trabajo! puede medirse con respecto al

electrodo auxiliar de re"erencia. 3tili(ando este potencial, es posible ajustar el

potencial del electrodo de trabajo a un valor predeterminado #a sea manual o

automáticamente.

$a electrolisis de potencial controlado puede usarse también para síntesis

especí"icas o para cambiar el estado de oxidación de un compuesto electro activo.

El "lujo de corriente en una electrolisis de potencial controlado empe(ara a un nivel

inicial mente alto # disminuirá como se indica en las ecuaciones.

i]t/i]: 〖9:〗\ 6^t!

i]:/n@*+=F_

=ónde

i]: /corriente inicial

i]t /corriente después del tiempo t

^/:.DAD =*FT_ en 〖min〗\ 69! # depende del área * del electrodo del volumen T

de la solución, del espesor de la capa de di"usión_ # del coe"iciente de di"usión =.

@recuente mente es di"ícil saber cuándo es completa la separación. )olo en teoría

la corriente debería caer a : después que todas las especies electro activas han

reaccionado. Para aplicaciones prácticas, la electrolisis se continua normal mente

por un total de 9: tiempos medios un tiempo medio es el tiempo requerido para



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que la corriente inicial se redu(ca a la mitad de ese valor! o hasta que la corriente

se redu(ca al :.9; de su valor inicial.

0ntegrando la corriente que pasa en una longitud de tiempo especí"ica #

suponiendo una e"iciencia de corriente del 9::; se puede calcular la

concentración de una sustancia electro activa aun cuando no se deposite # se

pese sub secuentemente.

E>!,"*

)e requiere preparar por potencial controlado el depósito de una solución quecontiene tanto cobre 00! como plata0! .a! K* qué valor debe ajustarse el potencial

si la concentración de cobre00! es de 9.::x〖9:〗\69!CLb!K+uánto tiempo se

requerirá para remover >>.>; de plata en una solución de :.:9C en plata 0!,

si _ / 9.: x 〖9:〗\ 69! cm, =/H.: x 〖9:〗\ 6H! 〖cm〗\7 s\69!, T/7:: ml #

*/9:: 〖cm〗\7L

)olución

〖+u〗\ 55! 57e/+u E`/:.AA? volt

〖 *g〗\ 5! 5e/*g E`/:.?>> volt

El cobre comen(ara a depositarse en el cátodo a un potencial de

E`/:.AA? volt5:.:H>F9 log 〖9.::x〖9:〗\ 6H! 〗

/:.H:A volt contra EE electrodo estándar de hidrogeno!



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El depósito de plata puede considerarse cuantitativamente completo cuando

〖 *g〗\5Q/9.:: x 〖9:〗\6H! C el potencial del cátodo que se requiere para

reali(ar esta seria

E`/:.?>> volt5:.:H>F9 log 〖9.::x〖9:〗\ 6H! 〗/ :.H:A volt contra +

El potencial del cátodo debe ajustarse, por lo tanto, entre :.A: # :.D: volts contra

EE

^/:.DAD!H.:x 〖 9: 〗 \6H!!G:!9::!!F7::!9.::x 〖 9: 〗 \6A!!! / G.H7 x

〖9:〗\9! 〖min〗\69!

Entonces

t] 97!/:.A:9F^/:.DH7min

Para deposito completo se requiere 9: tiempos medios, o sea, D.G7 mi

CONCLUSIONES

En este trabajo práctico nos proponemos estudiar el movimiento de

E$E+'%8


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El presente trabajo nos a#udara a reconocer # utili(ar las "ormulas

esenciales de 8C O @*%*=*O # su aplicación en la ingeniería. *l concluir el trabajo tendremos la "acilidad de de"inir los procesos químicos

que son de una gran importancia tanto a nivel industrial como a nivel

ecológico # natural. Podremos reali(ar sin di"icultad ejercicios relacionados al tema, le#es

@arada#, le# de ohm, etc. El estudio sobre estos temas son mu# importantes en la minería #a que nos

a#udara a reali(ar sin di"icultades nuestros cálculos.

BIBLIO5RA


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httpFFVVV.argentinaVare(.comFeboo^s6gratisF79>9GH6necesitas6un6libros6

de6quimica6entra6aqui.html



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