analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
-
Upload
gaby181107 -
Category
Documents
-
view
216 -
download
0
Transcript of analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
1/40
DEDICATORIA
A LA INGENIERA LUZ MARINAACHARTE LUME, POR EL GRANEMPEÑO QUE PONE EN CADACLASE, POR INSTRUIRNOS YFORMARNOS PARA NUESTRO
FUTURO COMO INGENIEROS DE
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
2/40
“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
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
3/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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
ANALISIS QUIMICO Página 3
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
4/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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:
ANALISIS QUIMICO Página 4
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
5/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
$a cantidad de electricidad que circula por una celda electrolítica puede
determinarse hallando el producto de la intensidad de la corriente, expresada en
amperios por el tiempo transcurrido, expresado en segundos. Es decir, &
culombios! / 01t.
B) D! "a ,a(a !$%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
ANALISIS QUIMICO Página 5
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
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
6/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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:
ANALISIS QUIMICO Página 6
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
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
7/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
)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
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
8/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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
ANALISIS QUIMICO Página 8
H C" 9 H C" -
H ! 9 H
3H 9 3
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
9/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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+.
ANALISIS QUIMICO Página 9
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
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
10/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
11/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
12/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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$#a sus#a!ia.
6 F 3 6 %ol e7 3 89:;;
Do!"e se "e"ue)
x=¿ Peq ( x ) . I . T
96500
m¿
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
13/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
La %asa "eosi#a"a o li=e$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
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
14/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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$$ie!#e lasa %asas "eosi#a"as o
li=e$a"as e! "os o %&s ele#$o"os, "i$e#a%e!#e $oo$io!ales a sus
$ese#i/as %asas equi/ale!#es.
ANALISIS QUIMICO Página &4
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
15/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
D>!"e)
Se u%le) N; Eq7g 3 Eq7gl 3 N; Eq7gQ
D>!"e)
mJ
meq(J )=
ml
meq(l)=
mQ
meq (Q)
Co!si"e$aio!es)
Al aso "e 6 Fa$a"a' "e a$ga el0#$ia, se "eosi#a o se li=e$a 6
Eq7g "e sus#a!ia.
ANALISIS QUIMICO Página &5
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
16/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
Al aso "e u! oulo%= "e a$ga el0#$ia, se "eosi#a o se li=e$a
6eq7g "e %ues#$a.
1eq−g=1eq−g96500
Si i$ula 6 Fa$a"a', es#&! asa!"o 9.; 6; ele#$o!es.
E)EMPL!S &0
Se ele#$oli5a u!a solui>! "e C$ *a+, e%lea!"o u!a o$$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>!)
ANALISIS QUIMICO Página &6
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
17/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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)
ANALISIS QUIMICO Página &7
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
18/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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
ANALISIS QUIMICO Página &8
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
19/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
$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
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
20/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
$a segunda le# de @arada# establece que los pesos de las di"erentes sustancias
liberadas en los electrodos por la cantidad dada de electricidad son
proporcionales a sus respectivos pesos equivalentes. El peso equivalente de
una sustancia en este caso es el peso atómico o molecular dividido entre el
cambio de electrón por átomo o molécula que ocurre en el electrodo.se
encuentra experimentalmente que se requiere >G,H::coul para liberar un peso
equivalente gramopeso equivalente en gramo!
Ag
1 =107.87 g =e plata, de una solución de una sal de plata.
Fe
2 =27.92g =e hierro, de una solución de una sal "errosa.
Au
2=65073 g =e oro, de una solución de una sal áurica.
S! !n*,ina !$%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!
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
21/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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.
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
22/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
$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¿ !.
ANALISIS QUIMICO Página 22
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
23/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
$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
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
24/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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
ANALISIS QUIMICO Página 24
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
25/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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
ANALISIS QUIMICO Página 25
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
26/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
27/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
+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
ANALISIS QUIMICO Página 27
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
28/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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.
ANALISIS QUIMICO Página 28
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
29/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
)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:
ANALISIS QUIMICO Página 29
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
30/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
31/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
)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&
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
32/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
+¿ 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
ANALISIS QUIMICO Página 32
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
33/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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
ANALISIS QUIMICO Página 33
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
34/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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
ANALISIS QUIMICO Página 34
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
35/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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!
ANALISIS QUIMICO Página 35
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
36/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
37/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
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
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
38/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
httpFFVVV.argentinaVare(.comFeboo^s6gratisF79>9GH6necesitas6un6libros6
de6quimica6entra6aqui.html
ANALISIS QUIMICO Página 38
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
39/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”
ANALISIS QUIMICO Página 39
-
8/16/2019 analisis quimico para IMPRIMIRII.docx
40/40
“UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA”