UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)

FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE FISICOQUIMICA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE QUÍMICA

SILABO

CURSO: INT ELECTROQUÍMICA INDUSTRIAL

CÓDIGO: COD: Q0733

SEMESTRE ACADÉMICO : 2016 - I

CONTENIDO:

1. SUMILLA

2. OBJETIVOS

3. PERSONAL DOCENTE

4. METODOLOGÍA

5. ORGANIZACIÓN

6. SISTEMA DE EVALUACIÓN

7. BIBLIOGRAFÍA

8. PROGRAMA CALENDARIZADO

2016

1. SUMILLA:

La asignatura es electivo de especialidad y está enmarcada dentro de la Electroquímica la misma que constituye una de las especialidades de la Fisicoquímica. Responde a la necesidad de formación del Químico, en los fundamentos y aplicaciones de los fenómenos interdependientes electricidad-química.

Prerrequisito: Física Moderna y ecuaciones diferenciales.

2. OBJETIVOS:

Al concluir la asignatura, los estudiantes estarán en condiciones de desarrollar la teoría y la experimentación de los fenómenos electroquímicos desde la perspectiva de la química y sus aplicaciones industriales. Objetivos Específicos: El alumno será capaz de relacionar la electricidad y la electrónica con los sistemas electroquímicos (celdas electrolíticas, galvánicas y relacionados). Estará en condiciones de explicar y/o aplicar el orígen de los fenómenos electroquímicos a partir de la comprensión del acto fundamental, describir la cinética de las reacciones electroquímicas en procesos estacionarios, los fundamentos de la electrocatálisis, la corrosión metálica y su mitigación. Culminará con la realización de experimentos relacionados con métodos y técnicas voltamperómetricas.

3. PERSONAL DOCENTE:

Dr. Quim. Jesús Américo Cjuno H.

jcjunoh@unmsm.edu.pe

4. METODOLOGÍA DE LA ENSEÑANZA:

Exposiciones teóricas apoyadas con motivaciones audiovisuales y objetivas.

Prácticas experimentales demostrativas en clase o de ser el caso en el laboratorio de Quimica teórica y experimental conducido por el profesor.

Evaluación de las participaciones en clase y exposiciones de temas asignados.

5. ORGANIZACIÓN:

5.1 Duración del curso : 17 semanas

5.2 Nº de créditos : 04

5.3 Fecha de inicio : 31 - 03 - 2016

5.4 Fecha de término : 08 - 07 - 2016

5.5 Nº de horas/semana : Teoría 04

5.6. Aula: : ………….

5.6 Horario: jueves y viernes de 16:00 – 18:00 hrs.

6. SISTEMA DE EVALUACIÓN:

Según Reglamento de Evaluación la Facultad.

Se evaluará la participación activa y de exposición de temas.

La tolerancia de entrada a las evaluaciones será de 15 minutos

pasada la hora de inicio.

7. BIBLIOGRAFÍA:

1. Milan Punovic and M. Schelesinger. Fundamentals of electrochemical deposition. USA Wiley

Interscience, 2006. 2. Allen J. Bard and Cynthia G. Zoski. Electroanalytical Chemistry – A Series of Advances, Vol 25 CRC

Press, 2014. 3. Marco Fidel Suárez. Electroquímica física interfacial (Una aproximación teórica). Universidad

Nacional de Colombia, Bogotá 2011. 4. Allen J. Bard and Larry R. Faulkner. Electrochemical methods. USA, John Wiley, 2001 5. Derek Pletcher. A first course in electrode processes. USA. N.Y. The Electrochemical

Consultancy (Romsey) Ltd., 1991. 6. Joseph Wang. Stripping analysis – Principles.. USA VCH Publishers, 1985. 7. D.avid K. Gosser. Cyclic voltammetry – Simulation and analysis of reaction mechanisms. VCH

Publishers, Inc. 1994. 8. Bockris J. y Reddy A. K. N. Electroquímica moderna. Barcelona (España) Vol.1, Edit. Reverté,

1979. 9. Bockris J. y Reddy A. K. N. Electroquímica moderna. Barcelona (España) Vol.2, Edit. Reverté,

1979. 10. B. B. Damaskin. Fundamentos de la electroquímica teórica. Moscú, Editorial MIR, 1981. 11. Posadas Dionisio. Introducción a la electroquímica. OEA. Washington D. C., 1980. 12. Arvia Alejandro y Giordano Maria Cristina. Introducción a la electrocatálisis. OEA Washington D.

C., 1983. 13. F. Paredes Carrasco. Tratamiento electrolítico de superficies. Lma (Perú), Mundop S. A., Calle

Caylloma 471, 1996. 14. Antropov L. I. Electroquímica teórica. Moscú, Editorial MIR, 1975. 15. Morris Slurzberg y William Osterheld. Fundamentos de electricidad - electrónica. McGraw Hill,

México, 1971. 16. Hans Apolo y otros. Tecnología de los metales: capítulo 6 - Electrotecnica. Edic. especial para la

sociedad alemana de cooperación técnica (GTZ). Editorial Reverté S. A., 1990. 17. Howard V. Malmstadt, Christie G. Enke, Stanley R. Crouch. Microcomputers and electronic

instrumentación. American Chemical Society. Washington, D.C. 1994. 18. Howard V. Malmstadt, Christie G. Enke. Electronic for Scientists - Principles and experiments for

those who use instruments. W. A. Benjamin, Inc. New York, 1963.

Revistas: Journal of Applied electrochemistry. Journal of catalysis. Electrochimica Acta.

http://electroquimica.fcien.edu.uy/principal.htm http://www.ua.es/electro/ http://www.iie.org.mx/reno99/apli.pdf Nota: Paginas consultadas al 18/03/2016.

8. PROGRAMA DEL CURSO CALENDARIZADO:

8.1 PRIMERA SEMANA INTRODUCCIÓN: los procesos electroquímicos. Nuevas fronteras.

Corriente eléctrica, unidad de carga eléctrica (q) – Coulomb (C)- , unidad de corriente (A), procesos electroquímicos, leyes de Faraday y de Ohm.

8.2 SEGUNDA SEMANA

I. ELECTRICIDAD, MEDICIONES ELÉCTRICAS Y ELECTRÓNICA

Electricidad. Conceptos básicos. Electrotecnia. Leyes de la electricidad. Unidades. Medida de corriente

y voltaje. El medidor D’arsonval El multímetro: voltímetro, ohmímetro, amperímetro, frecuencímetro, etc. El osciloscopio. Fuentes de poder.

8.3 TERCERA SEMANA

Transformadores y conversores AC y DC. Rectificadores y filtros. Reguladores de voltaje DC. Baterias y fuentes de voltaje. Conversión DC-AC. Elementos pasivos y dispositivos electrónicos. Mediciones. Unidades. Circuito AC y DC.

Electrónica analógica y digital: El amplificador operacional. Circuitos

electrónicos. Dispositivos integrados. Microelectrónica. Circuitos básicos de algunos instrumentos (pH-metro, conductímetro).

8.4 CUARTA SEMANA Electrónica analógica y digital: El amplificador operacional. Circuitos

electrónicos. Dispositivos integrados. Microelectrónica. Circuitos básicos de algunos instrumentos (pH-metro, conductímetro). 8.5 QUINTA SEMANA

II. ELECTRICIDAD Y REACCIONES REDOX Efectos de la electricidad en las reacciones químicas.

Diferencias entre las reacciones químicas y las reacciones electroquímicas.

El acto fundamental de los procesos electroquímicos. Interfases electrizadas: formación y tipos. Electrónica y electródica. Electroquímica iónica y electródica.

8.6 SEXTA SEMANA

PRIMER EXAMEN PARCIAL (06 - 05 - 2016)

8.7 SÉPTIMA SEMANA

III. ELECTROQUÍMICA IÓNICA III. A. Iónica en equilibrio

Teoría clásica de la disociación electrolítica (evidencias experimentales de la existencia de iones en soluciones electrolíticas – propiedades coligativas). Interacción ión-dipolo. Interacción ión-ión. Atmósfera iónica. Teoría de Debye – Huckel. Polielectrólitos.

8.8 0CTAVA SEMANA III. B. Iónica en desequilibrio

Formas de provocar el desequilibrio Fenómenos de desequilibrio en las soluciones de los electrolitos y conductividad eléctrica: difusión y migración iónica, transferencia y números de transferencia, regla de Hittorf, electroconductividad específica y equivalente de los electrolitos, dependencia de la conductancia con la concentración, determinación de la constante de equilibrio por el método conductimétrico, dependencia de la conductividad eléctrica con la temperatura.

8.9 NOVENA SEMANA Ley de Kohlrausch, fundamentos de la teoría de disociación de los electrolitos fuertes, el efecto de relajación de la atmósfera iónica y el efecto electroforético.

Ecuación de Onsager. Velocidades absolutas de iones. Grado de ionizac. y conductancia.

8.10 DÉCIMA SEMANA

IV. ELECTROQUÍMICA ELECTRÓDICA (Termodinámica y cinética electroquímica)

Termodinámica de superficies. vinculo entre la carga de los iones y la tensión superficial. Unión de la ecuación de adsorción de Gibbs y Lippmann. Potenciales interfaciales. Estructura del límite electrodo solución.

La doble capa. Estructura de la doble capa. Modelo de la doble capa condensada de Helmohltz, de Gouy-Chapman y otros. Tipos de electrodos. Potencial de electrodo y fuerza electromotriz. Ecuación de Nernst (formalismo). Celdas galvánicas (pilas) y otras fuentes químicas de energía electríca.

8.11 UNDÉCIMA SEMANA

SEGUNDO EXAMEN PARCIAL (10 - 06 - 2016)

8.12 DECIMOSEGUNDA SEMANA

Cinética de las reacciones electroquímicas en procesos estacionarios. Electrolisis y Leyes de Faraday. Velocidad de una

reacción electroquímica. Curvas de polarización. Polarización Ohmica. Procesos que intervienen en una reacción electroquímica. Procesos transitorios y estacionarios. Orden de las reacciones electroquímicas simples y complejas. Significado de la pendiente Tafel para reacciones simples. Formas de la constante de velocidad. Reacciones complejas. Teoría de la transferencia de carga. Reacciones de desprendimiento de H2 y O2 . Películas de difusión de Nernst.

Cinética en procesos no estacionarios. Difusión plana semiinfinita

a potencial controlado. Procesos irreversibles. Procesos controlados para las reacciones químicas. Voltametría a corriente controlada. Cronopotenciometría. Escalón galvanostático. Técnicas de barrido lineal. Expresiones de la corriente y potencial de pico.

8.13 DECIMOTERCERA SEMANA

V. ELECTROCATÁLISIS

Métodos experimentales utilizados en el estudio de la electrocatálisis. Características de diferentes electrocatalizadores. Cinética y mecanismo de los electrodos de hidrógeno y oxígeno. Energética de la reacción de descarga y desprendimiento de H2 . Electrooxidación de hidrocarburos. Influencias del electrocatalizador. Almacenadores de energía. Células de combustión.

8.14 DECIMOCUARTA SEMANA

VI. APLICACIONES Recubrimientos metáticos y galvanoplastía. Pilas y acumuladores. Instrumentación científica basada en mediciones electrométricas. Técnicas electroanalít.

8.15 DECIMOQUINTA SEMANA

Aplicaciones industriales de la electroquímica - manufactura del Cl2 y el NaOH y otros procesos electrolíticos en la producción de sustancias.

Procedimientos electroquímicos de remediación ambiental. Voltametría cíclica y afines. Aplicaciones.

8.16 DECIMOSEXTA SEMANA

TERCER EXAMEN PARCIAL (08 - 07 - 2016)

8.17. DECIMOSÉPTIMA SEMANA

EXAMEN SUSTITUTORIO DEL CURSO (14 - 07- 2016)

EXPERIMENTAL 1. Manejo de multímetro, osciloscopio, medición de señales eléctricas, de

fuentes de poder y rectificación de señal alterna. Verificación de tipos de Señales.

2. Medición de las características de dispositivos electrónicos. Comprobación de las funciones del amplificador operacional. Reconocimiento de dispositivos integrados. Reconocimiento de circuitos de instrumentos de análisis químico.

3. Comprobación de los valores de los potenciales de electrodo de algunos metales y estudio de los procesos electrolíticos.

4. Diseño y construcción de un conductímetro de baja frecuencia y determinación de la constante de disociación por el método conductimétrico.

5. Construcción y evaluación de un electrodo de ión selectivo. 6. Construcción de la pila seca de leclanché y determinación de su vida util. 7. Técnicas de investigación en la electrodeposición de metales. 8. Modelo de investigación microquímico en corrosión. 9. El potenciostato: manejo y técnicas en estudios analíticos.