ELECTROQUÍMICAACUMULADORES DE PLOMO

1. OBJETIVO:

Estudiar el comportamiento de una pila, sobre las bases de oxidación y reducción.

2. FUNDAMENTO TEORICO:

El principio electrolítico de un acumulador es el mismo que el de una pila primaria. Cuando las dos placas de plomo son electro químicamente iguales, es decir cundo ambos son de plomo o de sulfato de plomo, no existen diferencia de potencial entre ellas.

Cuando se carga el acumulador, es decir cuando se le suministra corriente continua, se desprenden burbujas de gas de las dos placas, pero se observa que estas burbujas son más numerosas en uno de los electrodos.

Después de cierto tiempo se observa que una de las Pilas a adquirido una coloración chocolate oscuro y que la otra aparentemente no ha cambiado de aspecto sin embrago, esta última placa comienza a hacerse esponjosa.Cuando la corriente pasa por el acumulador, se produce la carga y se podrá medir una diferencia de potencial de 2.5 V. Si se interrumpe la corriente, la diferencia del potencial ΔE se reduce y el acumulador será capaz de suministrar una pequeña cantidad de corriente.Durante la descarga del acumulador, la tensión cae lentamente hasta que llega a agotarse.El color café oscuro adquirido por uno de los electrodos se volverá más claro. Después de un corto tiempo el acumulador recobrara ligeramente su posibilidad de suministrar por un tiempo breve.Cuando se hace pasar corriente por un acumulador de este género, el plomo metálico de uno de los electrodos, se convierte en peróxido de plomo y el otro electrodo adquiere una estructura esponjosa más blanda.Cuando el acumulador se descarga, el peróxido de plomo se transforma en sulfato de plomo, de igual manera el plomo del otro electrodo se convierte en sulfato de plomo, de manera que ambas placas tienden a hacerse equivalentes desde el punto de vista electroquímico.Cuando uno de os electrodos se transforma en peróxido y la otra es de plomo esponjoso, es decir cuando las placas son diferentes, existe una fuerza electromotriz menor a 2.5V.La diferencia entre 2.5V y la citada f.e.m. nos da la tensión necesaria para vencer la resistencia interna y los efectos de polarización. Este experimento pone de manifiesto el principio fundamental del funcionamiento de los acumuladores de plomo.Las reacciones químicas que se producen en un acumulador son:

Acumulador desc argado Acumulador carg adoPlaca (+ ) Placa (− ) Placa (+ ) Placa (− )PbSO4 + PbSO 4 + H2O ↔ PbO2 + Pb + 2H2SO4

El sentido de directo de esta reacción representa la reacción que se produce al cargar el acumulador. La reacción inversa representa la descarga.

3. PARTE EXPERIMENTAL:

MATERIALES

Celda electrolítica 1 Voltímetro 1 Foco de linterna Fuente de corriente continua Placas de plomo Cables conductores 1 Densímetro

REACTIVOS

Solución de ácido sulfúrico ( ρ=1.2 )

4. PROCEDIMIENTO :

5. DATOS Y CALCULOS:

Determinar la ΔE del acumulador.

t(min) Celda1 (V) Celda2 (V)

ΔE (V) Densidad(g/cm3)

3 3,12 3,12 6,25 1,256 3,08 3,12 6,21 1,259 3,06 3,12 6,20 1,25

12.5 3,04 3,11 6,17 1,25*15 2,24 2,16 4,26 1,25

Inicio

Armar el circuito de la figura 7.1

Se lee la diferencia de potencial

Se conecta el interruptor (se carga el acumulador)

Se miden los tiempos de carga y descarga

Se desconecta el interruptor y se lee ΔE

Se repite la carga del acumulador

Se analiza la descarga mediante la resistencia del foco

Se determina la densidad del electrolito

Fin

*En estado apagado

Determinar la densidad del electrolito antes y después de la carga y descarga.

Con el densímetro se pudo determinar:

Densidad antes de la carga: ρ=1.27[ gcc ]

Densidad después de la descarga: ρ=1.25[ gcc ]

Graficar ΔE en función del tiempo.

t(min) fem (V)3 6,256 6,219 6,2

12,5 6,1715 4,26

6. RESULTADOS Y CONCLUCIONES:

Se pudo verificar la f.e.m. de un acumulador de plomo, observando todas sus características, su funcionamiento y sus componentes.

Se observó una batería empleada para el funcionamiento de automóviles, la cual estaba compuesta por 12 celdas conectadas en serie, separadas por una delgada rejilla recubierta por fibra de vidrio, esto para evitar el corto circuito.

Al realizar la práctica, se observaron los fenómenos que ocurrieron en el pequeño acumulador, comprobándose así las reacciones; como por ejemplo, el cambio de coloración de la placa de plomo (oxidación) y la variación de la densidad de la solución electrolítica.

Así, se llega a la conclusión de que la pila funciona solo cuando las reacciones oxido reducción son adecuadas con sus respectivas densidades y concentraciones.

3 5 7 9 11 13 15 1701234567

fem vs t

t (min)

fem

(V

)

7. CUESTIONARIO:

1. Indicar la polaridad de cada electrodo

R. Cuando se está cargando: El Ánodo que es de plomo es el polo negativo.

El Cátodo que es el electrodo de peróxido, es el polo positivo. Cuando se está descargando: El Ánodo que es de plomo es el polo positivo.

El Cátodo que es el electrodo de peróxido, es el polo negativo

2. Escribir las reacciones anódicas y catódicas respectivamente.

En el Ánodo: Pb(S )+HSO4−→PbSO4+H

++2e−

En el Cátodo: PbO2+HSO4−+3H++2e−→PbSO 4+2H2O

3. Indicar la variación de la densidad del electrolito y los motivos de dicha variación, en la carga y descarga del acumulador.

R. La densidad varia, ya que al producirse la reacción, el electrolito va cambiando.

4. ¿Qué tipos de separadores se utiliza en los acumuladores y cuál es el objetivo de estos?

R. El objetivo de los separadores es que separa y aísla las placas positivas de las negativas.Ay por ejemplo separadores micro porosos.

5. ¿Por qué se debe aumentar ácido sulfúrico a los acumuladores de plomo periódicamente?

R. Se debe aumentar ácido periódicamente ya que como se ve en la reacción en el cátodo se va formando agua, por lo tanto el ácido se va diluyendo.

8. BIBLIOGRAFIA:

Tratado general de química física Díaz Peña M.Ingeniería electroquímica MantellGuía de Laboratorio Ing. Gabriel Mejía

UMSA – FACULTAD DE INGENIERÍALABORATORIO DE ELECTROQUÍMICA – PRQ212L

LABORATORIO No. 7

ACUMULADORES DE PLOMO

Estudiante:Vargas Rivadeneira Ariadnne Daniela

Carrera:Ingeniería Química

Docente:Ing. Gabriel Mejía

Fecha de realización:15/11/2010

Fecha de entrega:22/11/2010