proyecto celdas electroliticas

CELDAS ELECTRLITICAS

CELDAS ELECTRLITICAS

II..

O

OB

BJJE

ET

TIIV

VO

OSS

I.1.

I.1. Construir una celda electrolítica e identificar cuáles son Construir una celda electrolítica e identificar cuáles son sus elementos.sus elementos. I.2.

I.2. Medir variables Medir variables eléctricas(voltaje, amperaje, )eléctricas(voltaje, amperaje, ) I..

I.. !eterminar cuál es la influencia de la d!eterminar cuál es la influencia de la distancia entre los electrodos sobreistancia entre los electrodos sobre las variables eléctricas.

las variables eléctricas.

IIII..

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CO

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IIII..11..

E

Elleeccttrroolliissiiss

"lectro

"lectrolisis es lisis es el proceso donde se el proceso donde se emplea una determinademplea una determinada a canticantidad dedad de ener#ía eléctrica $aciéndola pasar a través de una sustancia en soluci%n o ener#ía eléctrica $aciéndola pasar a través de una sustancia en soluci%n o fundida ocasionando en ella cambios &uímicos. 'a electrolisis se lleva a fundida ocasionando en ella cambios &uímicos. 'a electrolisis se lleva a cabo en un dispositivo conocido como celda electrolítica.1

cabo en un dispositivo conocido como celda electrolítica.1

IIII..22..

C

Ceelldda

a eelleeccttrroollííttiiccaa

'as

'as celceldas das elecelectrotrolítlíticas icas estáestán n conconstitstituiduidas as por por un un recirecipiepientente* * el el cuacuall contiene al electr%lito + debe ser de un material &ue no reaccione con contiene al electr%lito + debe ser de un material &ue no reaccione con éste, dos electrodos (uno funciona como cátodo + el otro como ánodo) éste, dos electrodos (uno funciona como cátodo + el otro como ánodo) &uiénes permiten el paso de la corriente eléctrica.

&uiénes permiten el paso de la corriente eléctrica. na fuente de voltaje +na fuente de voltaje + un amperímetro.1

un amperímetro.1

-i# /1. Celda electrolítica. -i# /1. Celda electrolítica.

II.2.

II.2.1.

1. Parte

Partes de !a c

s de !a celda el

elda electr

ectrolític

olítica.

a.

2.2.1.1. Celda o

2.2.1.1. Celda o c"a electrolítica#

c"a electrolítica#

 dep%sito, donde ocurre o se dep%sito, donde ocurre o se lleva a cabo la electrolisis

lleva a cabo la electrolisis

2.2.1.2. Electrolito#

2.2.1.2. Electrolito#

 "s la sustancia capa0 de descomponerse por "s la sustancia capa0 de descomponerse por efecto de la c

efecto de la corrientorriente eléctrica, esto ocurre con e eléctrica, esto ocurre con a&uella&uellosos co

compmpueueststos os i%i%ninicocos s o o cocovavalelentntes es &u&ue e en en sosolulucici%n %n oo fun

fundiddidos os se se disdisociocian an en en ioniones, + es, + conconducducen en la corrienla corrientete elé

eléctrictrica. "l ca. "l eleelectroctrolito siemlito siempre va pre va dendentro de tro de la la celcelda oda o cuba electrolítica.

2.2.1.$. Electrodo#

 on barras o placas #eneralmente metálicas &ue al estar en contacto con el electrolito, lo#ran &ue éste entre en reacci%n, puesto &ue son los terminales de los  bornes de una batería o acumulador de corriente continua

(fuente) ueden ser3

- Activos: Cuando además de conducir la corriente eléctrica, reaccionan participando en el proceso + por lo tanto sufren cambios &uímicos durante el proceso

 Ejemplo: 4n, Cu, 5#, n

- Inertes: Cuando su 6nica funci%n es conducir la corriente eléctrica, reaccionan participando en el proceso + por lo tanto sufren cambios &uímicos durante el proceso.

 Ejemplo: 7rafito, t, d

2.2.1.%. C&todo#

 "s electrodo &ue lleva electrones a la soluci%n electrolítica o electrolito + es donde ocurre la reducci%n* su car#a es ne#ativa.

'os iones &ue van al cátodo se llaman cationes + son iones  positivos.

2.2.1.'. (!odo#

 "s el electrodo &ue saca electrones de la soluci%n electrolítica, + es donde ocurre la o8idaci%n, su car#a es  positiva.

'os iones &ue se diri#en al ánodo, se llaman aniones + son los iones ne#ativos.

2.2.1.). *e!te de e!er+ía#

 "n los procesos electrolíticos se usan #eneradores de corriente continua (baterías o pilas conectadas en serie), con la finalidad &ue no produ0can sobrecar#as.2

II.2.2. Pote!cial de la celda.

'a corriente de electrones flu+e del ánodo al cátodo por&ue $a+ una diferencia de ener#ía potencial entre los dos electrodos.

"l

,ote!cial de la celda

 o

-era electro/otri 0

 fem



 &ue aparece reflejado en el voltímetro se obtiene de3

E,ila  Ec&todo3 E&!odo

9a+ &ue tener en cuenta &ue no podemos medir los potenciales absolutos, con los instrumentos de medida de voltaje s%lo  podemos medir diferencia de potencial.

"l potencial relativo de un electrodo vendrá dado por3

ERelati4o  EElectrodo3 ERe-ere!cia

ara &ue los datos puedan ser aplicados de una manera #eneral se refieren a un electrodo de referencia3 "lectrodo "stándar de 9idr%#eno &ue se le da por convenio el valor de :,:: voltios. e obtiene así una tabla de potenciales estándar "; referidos al electrodo de $idr%#eno medidos a temperatura de 2< /C (2=> ?elvin)

-i# /2. otenciales electro&uímicos de reducci%n.

'a diferencia de potencial es una medida de la tendencia &ue tiene la reacci%n de transcurrir de un estado de no@e&uilibrio a un estado de e&uilibrio.

"l potencial de la celda depende de3 A aturale0a de los "lectrodos

A aturale0a de los Iones A Concentraci%n

II.$.

A,licacio!es

II.$.1.

Electrode,osici5!#

 "s un proceso electro&uímico en el &ue se usa una corriente eléctrica para reducir cationes en una soluci%n acuosa &ue los contiene para propiciar la precipitaci%n de estos, &ue suelen ser metales, sobre un objeto conductivo &ue será el cátodo de la celda, creando un fino recubrimiento alrededor de este con el material reducido.1

-i# /. "lectrodeposici%n !" Cu + 5#.

II.$.2.

Protecci5! Cat5dica

(C) es una tecnolo#ía &ue $a sido utili0ada por décadas en el mundo entero como una protecci%n efectiva para estructuras metálicas contra la devastaci%n del %8ido. !e acuerdo a la Marina de los "stados nidos de 5mérica, la rotecci%n Cat%dica es la mejor forma de control electr%nico de la corrosi%n. "s mu+ utili0ada en las actividades navales para prote#er estructuras sumer#idas + estructuras costeras. e utili0a también ampliamente para prote#er los interiores de los tan&ues de almacenamiento de a#ua.1

III.

MATERIALES6 I7STR8ME7TOS 9 E:8IPOS

a. Materiales#

@ 2 electrodos de #rafito (pila) @ 5#ua destilada

@ 2 conectores de 1< cm con sus cocodrilos @ 1 bandeja de vidrio

@ 2: #r de aCl

". E;i,os #

@ Cámara di#ital @ 2 Multitester

@ -uente de ener#ía eléctrica

c. I!str/e!tos#

@ Ee#la métrica @ 5licate @ in0as @ Faso de precipitaci%n de <::ml @ Cuc$ara de a#itaci%n

IV.

PROCEDIMIE7TO E<PERIME7TAL

a. Pre,araci5! de la solci5! de 7aCl al 2=

@ "n un vaso de precipitaci%n se coloca 1:: ml de a#ua destilada

@ 5#re#ar 2: #r de aCl al vaso de precipitaci%n + a#itar $asta disolver 

". Pre,araci5! de los electrodos de +ra-ito

@ !e 2 pilas #randes, con el uso de un alicate separar el #rafito @ Eetirar impure0as retenidas por los #rafitos

@ Insertar conectores metálicos a los #rafitos

c. I!stalaci5! del siste/a

@ e coloca la soluci%n preparada en una bandeja de vidrio

@ Medir el p9 inicial con el papel medidor de p9 de la soluci%n preparada

@ e reali0a la cone8i%n de la fuente $acia los electrodos mediante conectores con terminales cocodrilos

@ 'os 2 Multitester se colocaran en paralelo para medir el voltaje de salida + en serie para medir el amperaje de salida

@ e medira las diferentes distancias entre los electrodos con la re#la métrica + los voltajes de entrada + salida al i#ual &ue el a mperaje de entrada + salida para cada distancia medida

-i#ura 1. reparaci%n del sistema

V.

RES8LTADOS 9 DISC8SIO7ES

V.1.

RES8LTADOS

4olta>e

Dista!cia

V

s-e!te

V

ecelda

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salida

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e!trada

1

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P I!icial# .'

P -i!al# .'

CALC8LO DE LA RESISTE7CIA

 R=Ƥ l  A 

"l área de los electrodos de carbono3

5 J 1.DH1:@ _m2

ara una distancia de D cm

 R=Ƥ l

 A 

 R=1.68∗10−5Ω

ara una distancia de > cm

 R=Ƥ l

 A 

 R=3.36∗10−5Ω

ara una distancia de 12 cm

 R=Ƥ l

 A 

 R=5.03∗10−5Ω

V.2.

DISC8SIÓ7 DE RES8LTADOS

ra-ica de salida 71# Medici5! del Volta>e e i!te!sidad de corrie!te de

salida de!tro de la celda electrolítica

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 1 2 3 4 5 6 7 8 4 cm 8 cm 12 cm Intensidad(A) voltaje(V)

3

 os damos cuenta a medida &ue aumenta el voltaje en cada etapa de prueba, la intensidad de corriente en #eneral será ma+or, pasando de un estado neutro (voltaje 1) a un valor de intensidad promedio de :.2K (Foltaje K). or lo tanto  podemos decir &ue estos dos parámetros tienen una relaci%n directamente  proporcional.

3

"n la #ráfica de salida nos arroja datos netamente de la fuente, lo &ue nos $ace referencia a la cantidad de electrones e intensidad de estos &ue son aplicados a ambas probetas de #rafito.

3

5 medida &ue aumenta la distancia entre las probetas de #rafito será menor la intensidad de corriente &ue se puede medir, +a &ue se dificulta el paso de electrones con menor capacidad de transporte.

ra-ica de salida 72# Medici5! del Volta>e e i!te!sidad de corrie!te de

e!trada de!tro de la celda electrolítica

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 1 2 3 4 5 6 7

Chart Title

4 cm 8 cm 12 cm Intensidad de entrada(A) voltaje de celda(V)

3

  "n la #ráfica de entrada, observamos &ue la intensidad + el voltaje suelen disminuir en comparaci%n con la #ráfica de salida directa de la fuente, esto debido al transporte de electrones siempre tendrán una cierta perdida, +a sea por  el medio en &ue se desarrolla o imperfecciones en el cableado, etc.

3

!ebemos tener en cuenta &ue al aumentar el voltaje, aumenta la intensidad de corriente conllevando a &ue en los #rafitos empiecen a emitir burbujas (Iones 9idronio 9L) debido reacci%n electro&uímica.

Por lo ta!to

!e las #ráficas podemos deducir &ue mientras ma+or sea la distancia entre los electrodos de carbono + bajo un mismo voltaje la intensidad en la celda electrolítica disminuirá. "sto se debe a &ue a ma+or distancia la cantidad de electrones &ue fluirán en un determinado tiempo será menor.

"n relaci%n al 9 se podemos afirmar &ue este aumenta al aumentar el tiempo de e8perimentaci%n

VI.

CO7CL8SIO7ES 9 RECOME7DACIO7ES

Co!clsio!es

• e conclu+e &ue se lo#r% Construir una celda electrolítica e identificar

cuáles son sus elementos.

•  e conclu+e &ue se lo#r% !eterminar cuál es la influencia de la distancia

entre los electrodos sobre las variables eléctricas.

Reco/e!dacio!es

e recomienda &ue dentro de una celda electrolítica el potencial aplicado  por la fuente electromotri0 debe de ser controlada, + asi poder acelerar o

no la reacci%n electro&uimica* + una forma de darse cuenta si el  potencial esta alto será cuando empiecen a burbujear de menos a más

(Iones 9L liberados se#6n el medio en el cual se encuentren los electrodos de #rafito)

VII.

RE*ERE7CIAS BIBLIOR(*ICAS

1Celdas electrolíticas ;nline

 Disponible en: http://celdaelectrolitica.blogspot.com/  2 artes de una celda electrolítica ;nline

 Disponible en: http://www.fullquimica.com/!"#/!$/partes-de-una-celda-electrolitica.html 

otencial de celda ;nline

 Disponible en: http://quimica.laguia!!!.com/general/celdas-electroquimicas

A7E<O I# *OTORA*FAS DE MATERIALES6 E:8IPOS 9 REACTIVOS.

*i+. ?.

Multitester.

*i+. ?@.

5licate.

*i+. 12.

 'ijas abrasivas.

*i+. 1?.

 in0as.

*i+. 12.

 al

*i+. 1$# Se,araci5! de los electrodos de +ra-ito