UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

LABORATORIO N7"Ao de la diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la Educacin

CURSO: QUMICA II Seccin: T TEMA: ElectroqumicaFECHA DE REALIZACIN: 05/06/15 FECHA DE ENTREGA: 12/06/15DOCENTE: Ing.Lembi Castromonte ReinaldoUNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFIGMM

INTEGRANTES: pg. 41. Condori Castro Ronald 2. Huamn Macedo Kevin3. Silva Padilla Joseph 4. Vilca Felix Jhon Bryan20141319H201420142614C20144563G

Lima, 12 de Junio del 2015

INDICE

INTRODUCCION3OBJETIVOS4FUNDAMENTO TERICO5PARTE EXPERIMENTAL8CUESTIONARIO:14CONCLUSIONES16APLICACIONES A LA ESPECIALIDAD17BIBLIOGRAFA19

I. INTRODUCCION

El siguiente informe estudia uno de los temas ms importantes de la qumica: La electroqumica, ya que la energa elctrica es una de las formas de energa de mayor importancia prctica para la vida contempornea, un da sin energa elctrica, ya sea por fallas de la compaa que suministra la luz o por falta de bateras, es inconcebible en nuestra sociedad tecnolgica. Esta rea de la qumica que estudia la conversin entre la energa elctrica y la energa qumica es la electroqumica. Aplicaremos los fundamentos de las celdas galvnicas, reacciones electroqumicas y la electrolisis para ello se dar a conocer previamente el respectivo fundamento terico, el procedimiento del experimento, y finalmente presentaremos las conclusiones.

II. OBJETIVOS

Encontrar las relaciones que existen entre diferentes sistemas metal-ion metlico, y la aplicacin para generar energa y distinguir el sistema qumico de una pila identificando sus electrodos los principios estequimtricos en procesos qumicos y la determinacin de los potenciales estndar de cada pila.

III. FUNDAMENTO TERICOQu es la Electroqumica?Electroqumica parte de la qumica que trata de la relacin entre las corrientes elctricas y las reacciones qumicas, y de la conversin de la energa qumica en elctrica y viceversa. En un sentido ms amplio, la electroqumica es el estudio de las reacciones qumicas que producen efectos elctricos y de los fenmenos qumicos causados por la accin de las corrientes o voltajes.Celda Electroqumica:Es el dispositivo utilizado para la descomposicin mediante corriente elctrica de sustancias ionizadas denominadas electrolitos. Tambin se conoce como celda galvnica o voltaica, en honor de los cientficos Luigi Galvani y Alessandro Volta.

Esquema de la Pila de Daniell. El puente salino (representado por el tubo en forma de U invertida) contiene una disolucin de KCl permitiendo la interaccin elctrica entre el nodo y el ctodo. Las puntas de ste deben estar tapadas con pedazos de algodn.Las celdas electroqumicas tienen dos electrodos: El nodo y el Ctodo. El nodo se define como el electrodo en el que se lleva a cabo la oxidacin y el ctodo donde se efecta la reduccin. Los electrodos pueden ser de cualquier material que sea un conductor elctrico, como metales, semiconductores. Tambin se usa mucho el grafito debido a su conductividad y a su bajo costo. Para completar el circuito elctrico, las disoluciones se conectan mediante un conductor por el que pasan los cationes y aniones, conocido como puente de sal (o como puente salino).Los cationes disueltos se mueven hacia el Ctodo y los aniones hacia el nodo. La corriente elctrica fluye del nodo al ctodo porque existe una diferencia de potencial elctrico entre ambos electrolitos. Esa diferencia se mide con la ayuda de un voltmetro y es conocida como el voltaje de la celda. Tambin se denomina fuerza electromotriz (fem) o bien como potencial de celda.1 En una celda galvnica donde el nodo sea una barra de Zinc y el ctodo sea una barra de Cobre, ambas sumergidas en soluciones de sus respectivos sulfatos, y unidas por un puente salino se la conoce como Pila de Daniell. Sus semi-reacciones son estas:Reaccin andica Zn(s)= Zn 2+ (ac) + 2 e-Reaccion Catdica Cu2+ (ac) + 2e- = Cu(s)Reaccin total Zn (s) + Cu2+ (ac) = Zn2+ (ac) + Cu (s)

La notacin convencional para representar las celdas electroqumicas es un diagrama de celda. En condiciones normales, para la pila de Daniell el diagrama sera:

Zn(s)/Zn2+ (ac)//Cu2 +(ac)/Cu(s)

Este diagrama est definido por: nodo --> ctodo Electrodo negativo/electrolito // Electrolito/electrodo positivo (el / indica flujo de electrones y el // significa puente salino)La lnea vertical representa el lmite entre dos fases. La doble lnea vertical representa el puente salino. Por convencin, el nodo se escribe primero a la izquierda y los dems componentes aparecen en el mismo orden en que se encuentran al moverse de nodo a ctodo.Tipos de celdas electroqumicas:Hay dos tipos fundamentales de celdas y en ambas tiene lugar unareaccin redox, y la conversin o transformacin de un tipo deenergaen otra: Lacelda voltaicatransforma una reaccin qumica espontnea en una corriente elctrica, como laspilasy bateras. Tambin reciben los nombres decelda galvnica,pila galvnicaopila voltaica. Son muy empleadas por lo que la mayora de los ejemplos e imgenes de este artculo estn referidos a ellas. Lacelda electrolticatransforma unacorriente elctricaen unareaccin qumicadeoxidacin-reduccinque no tiene lugar de modo espontneo. En muchas de estas reacciones se descompone unasustancia qumicapor lo que dicho proceso recibe el nombre deelectrolisis. Tambin se la conoce comocuba electroltica. A diferencia de la celda voltaica, en la clula electroltica, los dos electrodos no necesitan estar separados, por lo que hay un slo recipiente en el que tienen lugar las dos semirreacciones.

Fuerza Electromotriz:El potencial ofuerza electromotrizde una pila se puede predecir a travs de la utilizacin de los potenciales de electrodo, las tensiones de cada semicelda.. La diferencia de voltaje entre los potenciales de reduccin de cada electrodo da una prediccin para el potencial medido de la pila.

Los potenciales de pila tienen un rango posible desde 0 hasta 6 voltios. Las pilas que usan electrolitos disueltos enaguageneralmente tienen potenciales de celda menores de 2,5voltios, ya que losoxidantesyreductoresmuy potentes, que se requeriran para producir un mayor potencial, tienden a reaccionar con el agua.

La pila de Daniell:La pila Daniell o celda de Daniell, tambin llamada celda de gravedad o celda de pata de gallo (llamada as por la forma del electrodo de zinc) fue inventada en 1836 por John Frederic Daniell, que era un qumico britnico y meteorlogo. Esta pila supuso una gran mejora sobre la pila voltaica que fue la primera celda galvnica desarrollada. La fuerza electromotriz, o voltaje o tensin terica de esta pila es de 1,10 voltios, y la reaccin qumica que tiene lugar es:Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s). E=1,10 V

La celda de Daniell segn la versin original empleaba un vaso poroso de cermica para separar las dos disoluciones permitiendo el paso de aniones entre ellas.

IV. PARTE EXPERIMENTALEXPERIMENTO 1: PILAS ELECTROQUIMICAS

A. Preparar las semipilas Zn / Zn2+ ( 0.1 M // Cu2+ ( 0.1 M ) / Cu1. Materiales Y Equipos:

Vasos de precipitado. Agua destilada. Soluciones acuosas de nitrato de cinc y cobre 0.1 M Puente salino. Multitster Electrodo de zinc y cobre.

Procedimiento:1. Lave con agua destilada 2 vasos de precipitado de 150 ml y enjuague uno de los vasos con Cu(NO3)2 0.1 M y aada la misma solucin hasta la mitad del vaso y el otro con Zn(NO3)2 0.1 M.2. Colocar el electrodo de cobre previamente limpio en el vaso que contiene el Cu(NO3)2 0.1 M haciendo la conexin al terminal positivo del multitester.

Colocar el electrodo de Zinc, previamente limpiado con el vaso que contiene Zn(NO3)2 0.1 M conecte al terminal negativo.

Anote la lectura del voltaje con las semipilas segn lo obtenido al hacer la conexin.

Colocar un puente salino, tubo en U que contenga una dilucin saturada de cloruro de potasio (KCl).

Anote la lectura del voltaje.

3. Datos y Observaciones del Experimento:

Los electrones se movilizaron del nodo al ctodo. Observamos que las semiceldas se encuentran unidas mediante el puente salino el cual se encarga de mantener la neutralidad en la pila. Mientras que ocurre la transferencia de electrones en una semi-celda ocurre una prdida de masa del electrodo, mientras que en la otra ocurre un aumento en la masa del otro electrodo. El valor del voltaje que se obtiene experimentalmente es menor que el valor terico.

4. Clculos y Resultados:

SEMIREACCIONES EN LA PILA DE DANIELL

ELECTRODO(SIGNO)PROCESO QUIMICOSEMIRREACCIONPOTENCIAL(V)

nodo(electrodo negativo)Oxidacin del ZnZn(s) Zn2+(ac) + 2 e-E= -0,76 V

Ctodo(electrodo positivo)Reduccin del Cu2+Cu2+(ac) + 2 e- Cu(s)E= +0,34 V

Zn(s) + Cu2+ (aq) Zn2+ (aq) + Cu(s)E = 1, 10 VZn(s) |Zn2+ (1M) ||Cu2+ (1M) |Cu(s)Experimentalmente obtuvimos E = 1.01 V.

PARTE B.- Preparar las semipilas Pb / Pb2+ (0.1 M // Cu2+ (0.1 M) / Cu1. Materiales Y Equipos:

Vasos de precipitado. Puente salino. Electrodo de cobre. Multitster Electrodo de plomo. Agua destilada.2. Procedimiento Experimental:

Como en la parte A, prepare en vasos de 150 ml colocando en uno hasta la mitad de su volumen, de su solucin de Nitrato de Plomo 0.1 M y en el otro, tambin hasta la mitad de su volumen de Nitrato de cobre 0.1 M. Coloque el puente salino y observe el voltaje.

3. Datos y Observaciones del Experimento:

Como podemos observar los electrones se movilizaron del nodo al ctodo. Observamos que las semiceldas se encuentran unidas mediante el puente salino el cual se encarga de mantener la neutralidad en la pila. Mientras que ocurre la transferencia de electrones en una semi-celda ocurre una prdida de masa del electrodo, mientras que en la otra ocurre un aumento en la masa del otro electrodo. El valor del voltaje que se obtiene experimentalmente es menor que el valor terico.4. Clculos y Resultados:

Electrodo (signo)Proceso QumicoSemirreaccinPotencial (V)

nodo (electrodo negativo)Oxidacin del PbPb(s) Pb2+(aq) + 2 e-E= -0.18 V

Ctodo (electrodo positivo)Reduccin del Cu2+Cu2+(aq) + 2 e- Cu(s)E=+0,34 V

0.34 V (-0.18 V) = 0. 52 V

Pb (s) + Pb2+ (aq) Zn2+(aq) + Cu(s)E=0. 52 V

Pb|Pb2+ (1M) ||Cu2+ (1M) |Cu

Experimentalmente obtuvimos E = 0.45 V

PARTE C: Efecto de la concentracin del agente oxidante (Demos)

1. Reconstruimos la pila de la parte I, poniendo Cu(s) y una solucin de Cu2+ (0.1 M) en un vaso; y en otro vaso Zn(s) y Zn2+ (0.1M); y nuevamente obsrvese el voltaje.

2. Aadimos (poco a poco) al vaso que contiene Cu(NO3)2, mediante agitacin aproximadamente la misma cantidad de sulfuro de sodio (40 ml) 1 M, Na2S. Observe la lectura del voltmetro y el aspecto de la solucin del vaso.

La solucin se torna de un color negruzco-marrn.

EXPERIMENTO N2: ELECTRLISIS DE YODURO DE POTSICO EN SOLUCIN ACUOSA

1. Materiales y Equipos:

1 tubo en forma de U. Fuente elctrica (Corriente Contnua). Yoduro de potasio. Tetracloruro de carbono. 2 tubos de ensayo. Soporte universal Gancho para sujetar tubo. Fenolftalena.

1. Procedimiento Experimental:

Arme el equipo de electrolisis, utilizando un vaso o un tubo en U y como electrodos barras de carbn. Debe utilizarse una fuente de corriente que tenga entre 6 a 12 voltios de potencial.

Aadir la solucin de yoduro de potasio 0.5M, lo necesario para llenar el tubo hasta 1 cm del extremo.0.5M

Realice la conexin elctrica y deje transcurrir un tiempo de 20 minutos aproximadamente.

En el ctodo se da la hidrolisis del H2O y se produce la reduccin. En el nodo en forma yodo molecular de un color pardo, el cual se difunde hasta la mitad del tubo en U y se produce la oxidacin.

Al agregar el indicador fenolftalena se comprueba la presencia de iones OH. Al agregar tetracloruro de carbono en el yodo molecular se observa la molcula ms pesada.

1. Clculos y Resultados:KI + H2O K I- + H2OEsta ecuacin la fundamentamos en base a que el yodo al ser un halgeno y el potasio un metal del grupo I.2K+ + 2I- + 2H2O 2KOH + I2 +H2Luego el K+ reacciona con H2O formando KOH, y el I- se oxida como I2. Adems las burbujas observadas fueron provocadas por el 2H 2 e- + H2, el cual se redujo.Semi-reaccin de oxidacin:I- a I2 ya que pierde un electrn, pasa de -1 0.2I- I2 + 2 e-Semi-reaccin de reduccin:H+ H2 porque gana un electrn, pasa de +1 0.2H+ +2e- + H2V. CUESTIONARIO

1.) Realice las reacciones de las semipilas.a) Zn(s) / Zn+2 (1M) // Cu+2 (1M) / Cu(s)Electrodo (signo)Proceso qumicoSemirreaccinPotencial (V)

nodo (electrodo negativo)Oxidacin del PbPb(s) Pb2+(aq) + 2 e-E= -0.18 V

Ctodo (electrodo positivo)Reduccin del Cu2+Cu2+(aq) + 2 e- Cu(s)E=+0,34 V

b) Pb(s) / Pb+2 (1M) //Cu+2 (1M) / Cu(s)ELECTRODO(SIGNO)PROCESO QUIMICOSEMIRREACCIONPOTENCIAL(V)

nodo(electrodo negativo)Oxidacin del ZnZn(s) Zn2+(aq) + 2 e-E=-0,76 V

Ctodo(electrodo positivo)Reduccin del Cu2+Cu2+(aq) + 2 e- Cu(s)E=+0,34 V

2.) Calcule el voltaje terico de ambas a) y b)

Zn(s) + Cu2+ (aq) Zn2+ (aq) + Cu(s)E=1, 10 VPb (s) + Pb2+ (aq) Zn2+(aq) + Cu(s) E=0. 52 V

3.) Qu ocurre con el voltaje de la pila?Zn / Zn+2 (1M) // Cu+2 (1M) / Cu(s) si en vez de tener Zn+2 (1M), utilizamos Zn+2 (4M)

4.) Cul es la finalidad del puente salino?

Permite el contacto elctrico entre las dos disoluciones Evita mezcla de las disoluciones de los electrodos Mantiene la neutralidad elctrica en cada semi-pila a medida que los iones fluyen dentro y fuera del puente salino.

5.) Porqu en electroqumica se utiliza corriente continua y no alterna.La electroqumica, normalmente se la usa para separar elementos metlicos o conductores en formas ms puras, o hacer reaccionar ciertos cidos o bases de formas especficas. Normalmente para separarlos se necesita atraer a cierto polo, lo cual no funcionara en corriente alterna ya que esta est en constante fluctuacin y no tiene un polo constante.

VI. CONCLUSIONES

Los aniones son aquellas partculas negativas que se dirigen al nodo, en este caso elI- I2. los cationes sern el2K+ + 2H2O 2KOH + H2, que rodeando el ctodo reaccionan con el agua para formar KOH, el Hidrogeno se reduce y se convierte en gas, estas son las burbujas que fue posible percibir. Lo que ocurre en la reaccin qumica de electrolisis es que se el yoduro de potasio se separa en yodo y potasio, los que son descargados en un electrodo distinto. Las especies qumicas se descargan son de la siguiente forma: en el ctodo se descarg el potasio y en el nodo se descarga el Yodo. El cambio de color se explica por la presencia de indicadores que reaccionan frente a ciertas sustancias. En el ctodo se descarga el potasio lo que coincide el cambio a color rojo en esa zona y esto ocurre porque el potasio ante la presencia de agua se forma Hidrxido de Potasio (KOH) que es de una sustancia bsica, y como consecuencia la fenolftalena reacciona formando este color (rosa). Ahora en el sector del nodo se pone de un color oscuro (pardo) y se debe a la presencia del yodo que se convierte en yodo molecular (I2).

VII. APLICACIONES A LA ESPECIALIDADElectroqumica para el tratamiento de aguas residuales: El tratamiento electroqumico permite tratar aguas residuales con una elevada concentracin de compuestos orgnicos. El uso de procesos electroqumicos permite obtener metales de gran pureza y, por tanto, de forma mucho ms ecolgica que con los tratamientos convencionales. Disponible cuando los mtodos de tratamiento tradicionales no son efectivos: porque se trata de materiales no-biodegradables, metales pesados, compuestos peligrosos parcialmente degradados Es una tecnologa respetuosa con el medioambiente ya que evita la emisin de gases, sulfuros y partculas metlicas. Evita el problema de la disminucin del nmero de bacterias en los tratamientos biolgicos. Es una tecnologa segura, efectiva y de bajo coste.Purificacin de metales:Especialmente cobre, plata, oro y aluminio. El metal a purificar es colocado como polo positivo (nodo). El paso de la corriente hace que el metal a purificar, como el cobre, y las impurezas menos nobles que l (por ejemplo Zn o Fe) se oxiden y pasen a la disolucin como cationes. Las impurezas constituidas por metales ms nobles (como Ag o Au) no se oxidan y se acumulan en el fondo de la celda electroltica. Los iones CU2+ son reducidos en el ctodo pero no pasa as con las impurezas de los metales ms activos que quedan en disolucin. El cobre se recupera, con un grado de pureza ms elevado.

Galvanostegia:Consiste en el recubrimiento de objetos con una capa metlica depositada electrolticamente. Generalmente se recubre con metales ms nobles y estables, otras veces no lo son tanto. El cromado y niquelado son habituales en las piezas de acero que se exponen a la intemperie (coches, motos, piezas de mquinas, etc.). Los recubrimientos de oro y plata tambin son muy habituales en relojera y joyera. La pieza a recubrir se coloca como ctodo de la celda electroltica y es muy conveniente que sea metlica, cosa que le asegura la conductividad elctrica, aunque, actualmente, existen procedimientos para recubrir piezas no metlicas.

VIII. BIBLIOGRAFIA

1. Brown, Lemay, Bursten. Qumica La ciencia central novena edicin, editorial Pearson.

1. Raymond Chang. Qumica General sptima edicin, editorial: Mc Graw-Hill.

1. Whitten K.W., Davis R.E., Peck M.L. (1998) "Qumica General". Ed. McGraw-Hill.

1. Petrucci R.H., Harwood W.S. (2002) "Qumica General: Principios y Aplicaciones Modernas". Ed. Prentice-Hall.

http://es.slideshare.net/procesos-aplicados-en-la-industria-minera

http://es.wikipedia.org/wiki/Electroquimica