Universidad Nacional Autnoma de Mxico

Facultad de Estudios Superiores Cuautitln

Ingeniera Qumica

Laboratorio de electroqumica y corrosin

Reporte # 1 Leyes de la electrolisis

Equipo #2

Mendoza Hernndez Marco Mendiola Romn Hugo Csar

Ros Patio Yureni Sarahi Romn Tovar Carlos Alberto

309276333 414026614 414017151

Grupo: 2401-A

Semestre 2015 II

17 de febrero del 2015

Objetivos

Comprobar el fenmeno de transporte inico.

Demostrar las leyes de Faraday.

Obtener experimentalmente el valor de la constante de Faraday.

Introduccin

La electrlisis es la descomposicin que sufren algunos compuestos qumicos cuando a

travs de ellos pasa corriente elctrica. Tal vez el experimento de laboratorio ms sencillo

para ilustrar el efecto sea la electrlisis del agua (un compuesto de hidrgeno y oxgeno).

Haciendo pasar una corriente continua a travs de agua acidulada (agua con algunas gotas

de cido, para que conduzca la corriente elctrica) en los electrodos (los contactos

elctricos) se forman burbujas de oxgeno e hidrgeno. Las leyes que enunci Faraday

fueron las siguientes:

1) el peso de una sustancia depositada es proporcional a la intensidad de la corriente

(o sea, al nmero de electrones por segundo) y al tiempo que sta circula.

2) el peso de una sustancia depositada durante la electrlisis es proporcional al peso

equivalente de la sustancia.

La primera parte no es difcil de comprender. Una corriente de mucha intensidad que circule

a travs del electrolito durante mucho tiempo depositar ms sustancia que una corriente

dbil que acte durante un tiempo corto. La segunda parte dice que cuando la misma

corriente circula durante el mismo tiempo, las cantidades de sustancia depositadas

dependern de su peso equivalente. El peso equivalente de una sustancia es el nmero de

unidades de peso de una sustancia que se combinarn con una unidad de peso de

hidrgeno. En una molcula de agua, dos molculas de hidrgeno, cada una de las cuales

pesa una unidad, se combinan con un tomo de oxgeno, que pesa diecisis unidades. De

modo que si dos unidades de hidrgeno se combinan con diecisis unidades de oxgeno,

una unidad de hidrgeno lo har con ocho unidades de oxgeno. El peso equivalente del

oxgeno es, entonces, ocho, de manera que durante la electrlisis del agua se libera, en

peso, ocho veces ms oxgeno que hidrgeno. Cuanto mayor sea el peso equivalente de un

elemento, tanto mayor ser el peso de l, que se depositar durante la electrlisis. Este

fenmeno se aplica actualmente en la galvanoplastia y la extraccin y purificacin de

algunos metales.

Desarrollo Experimental

Material por equipo Material por grupo Equipo Reactivos

4 lminas de cobre (5x2 cm)

1 matraz aforado de 100 mL

1 Fuente de poder Etanol (3 mL)

2 vasos pp de 25 mL 1 vaso pp de 50 mL 1 voltmetro

(0-3 V) CuSO4 0.5 M (10 mL)

1 pipeta graduada de 5 mL 1 ampermetro

(0-5 A) H2SO4 concentrado

( 1 mL)

1 soporte de plstico para las pinzas

1 cronometro

1 par de caimanes 1 Estufa por grupo

Alambre para conexin

1 vidrio de reloj

1 pinzas

Lija de agua

Metodologa Experimental

Se armo el dispostivo de la Fig. 1

Se lijaron los electrodos de cobre perfectamente,

se enjuago con etanol para evitar la formacion

de CuO

Se intrdujeron los electrodos en una solucion de CuSO4

acidulada con 1 mL de H2SO4 concetrado

Se fij el voltaje a 0.5 V durnate 3 minutos y se

ley la intensidad correspontiente.

Se sacaron con cuidado los electrodos, se

secaron en la estufa y se pesa pesaron.

Se repitieron los 3 ultimos pasos y se fue aumentando el voltaje

de 0.5 en 0.5 V.

Se lijaron nuevamente los electrodos, y se

enjuagaron con etanol para evitar la formacion

de CuO y se pesaron.

Se sumergieron los electrodos en la solucion

acida de CuSO4, se fijo una de 0.3 A

Se ajusto el voltaje conveniente. El sistema

se dejo conectado durante 15 minutos.

Se retiraron con cuidado las placas de la solucin, se secaron en la estufa, se dejaron enfriar y se

pesaron

Anotar todos los datos para realizar los clculos

requeridos para el informe.

Resultados

Primera parte

nodo Ctodo

Peso inicial

Peso final

Diferencia Peso inicial

Peso final

Diferencia Voltaje

(V) Intensidad

(A) Tiempo (min)

0.5 0.16 3 1.9554 1.9685 0.0131 3.4529 3.4482 -0.0047

1.0 0.36 3 1.9685 1.9882 0.0197 3.4484 3.4292 -0.0192

1.5 0.52 3 1.9882 2.0336 0.0454 3.4292 3.4024 -0.0268

2 0.84 3 2.0336 2.0608 0.0272 3.4024 3.3590 -0.0434

Segunda parte

nodo Ctodo

Voltaje (V)

Intensidad (A)

Tiempo (min)

Peso inicial

Peso final

Diferencia Peso inicial

Peso final

Diferencia

2.5 0.3 10 2.1990 2.25 0.051 1.0312 0.9573 0.0739

Grafica 1. En la grfica anterior se muestra la relacin que tienes el voltaje con la intensidad de corriente en lapsos de 3 minutos, en la que a la hora de aplicar un ajuste por mnimos cuadrados observamos que tiene un comportamiento lineal en la que tenemos la ecuacin que describe dicha grafica es = 0.44 0.08 y se tiene un valor de R2 de 0.9774 lo cual nos da certeza en los datos experimentales.

Observamos en nuestros datos experimentales que confundimos los electrodos, porque si

se observa una prdida de masa pero en el ctodo. Pero dejando de lado el error de no

marcar cual es el nodo y cul era el ctodo. La relacin si tiene con la primera ley de

Faraday, la cual nos dices el peso de una sustancia depositada es proporcional a la

intensidad de la corriente (o sea, al nmero de electrones por segundo) y al tiempo que

sta circula.

Para la segunda parte tenemos una intensidad de 0.3 A y 2.5 volts en donde sabemos que

se transportaban 2 equivalentes de sustancia.

La cantidad de carga que circulo se calcula con la siguiente formula

=

= (0.3

) (600 ) = 180

y = 0.44x - 0.08R = 0.9774

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1

Inte

nsi

dad

(A

)

Voltaje (V)

Voltaje vs Intensidad

Para el clculo de la constante de Faraday utilizamos la siguiente ecuacin

=

(

)

I: intensidad de corriente en amperios

t: tiempo en segundos

M: masa molecular de la sustancias (gramos por mol)

n: nmero de equivalentes intercambiados

Despejando la ecuacin nos queda

=

(

)

Sustituimos en la ecuacin y nos queda de la siguiente forma

=(0.3

)

(600 )

(0.0739 )

159.609

2

= 194381.7321

Para determinar el error experimental utilizamos la siguiente relacin

% =194381.7321

# 96486

#

194381.7321

#

= 0.5036

Es un valor que no tiene sentido, pero al observar los datos experimentales se tiene que

unas diferencias en las masa depositada en el nodo y sospechamos que la fuente no

trabaja de forma eficiente, debido a que no pudimos trabajar a una intensidad de 0.6 A, la

intensidad a la que se trabajo era muy baja y por eso no tuvimos valores consistentes con

lo reportado en la literatura.

el peso de una sustancia depositada durante la electrlisis es proporcional al peso

equivalente de la sustancia.

Cuando la misma corriente circula durante el mismo tiempo, las cantidades de sustancia

depositadas dependern de su peso equivalente. El peso equivalente de una sustancia es el

nmero de unidades de peso de una sustancia que se combinarn con una unidad de peso

de hidrgeno.

El nodo es definido como el electrodo en el cual los electrones salen de la celda y ocurre

la oxidacin, y el ctodo es definido como el electrodo en el cual los electrones entran a la

celda y ocurre la reduccin. Cada electrodo puede convertirse en nodo o ctodo

dependiendo del voltaje que se aplique a la celda. Un electrodo bipolar es un electrodo que

funciona como nodo en una celda y como ctodo en otra.

Si tomamos el valor que obtuvimos en la primera parte a un tiempo de 9 minutos tenemos

una masa depositada de 0.0454 g y en la segunda parte tenemos 10 minutos y tenemos una masa depositada de 0.051 g, pero para el primero se tienes una intensidad de 0.52 A y un voltaje y para el

ultimo tenemos un voltaje de 2.5 y una intensidad de 0.3 A. Pero la solucin presenta diferente

resistencia para cada una de las partes experimentales.

Hoy en da la electrolisis es una tcnica muy utilizada para Produccin de aluminio, litio, sodio, potasio

y magnesio. Produccin de hidrxido de sodio, cido clorhdrico, clorato de sodio y clorato de potasio.

Produccin de hidrgeno con mltiples usos en la industria: como combustible, en soldaduras, etc.

La electrlisis de una solucin salina permite producir hipoclorito (cloro): este mtodo se emplea

para conseguir una cloracin ecolgica del agua de las piscinas.

La electrometalurgia es un proceso para separar el metal puro de compuestos usando la electrlisis.

Por ejemplo, el hidrxido de sodio es separado en sodio puro, oxgeno puro e hidrgeno puro.

La anodizacin es usada para proteger los metales de la corrosin. La galvanoplastia, tambin usada

para evitar la corrosin de metales, crea una pelcula delgada de un metal menos corrosible sobre

otro metal.

Bibliografa

http://www.epec.com.ar/docs/educativo/institucional/fichafaraday.pdf

Maron, S. H. Prutton, C. F., (1993) Fundamentos de fisicoqumica. Editorial Limusa.

Mxico.

Leidler K. James. (1997) Fisicoqumica. Editorial CECSA. Mxico