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7/27/2019 Electrolisis de Plata

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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO

Nombres: Tatiana Jackeline Ortiz Gonzlez Carrera: Ing. Industrial

Fecha:16 de Junio del 2011 Materia: Procesos Industriales

TEMA

PLATEADO ELECTROLITICO

1.-INTRODUCCION

La plata ocupa el lugar 66 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. Noexiste apenas en estado puro. La plata pura tambin se encuentra asociada con el oropuro en una aleacin conocida como oro argentfero, y al procesar el oro se recuperanconsiderables cantidades de plata. La plata est normalmente asociada con otroselementos (siendo el azufre el ms predominante) en minerales y menas. La plata tambin

se encuentra como componente en las menas de plomo, cobre y cinc, y la mitad de laproduccin mundial de plata se obtiene como subproducto al procesar dichas menas. En1993, se produjeron en todo el mundo cerca de 13.000 toneladas.

Normalmente,la plata se extrae de las menas de plata calcinando la mena en un hornopara convertir los sulfuros en sulfatos y luego precipitar qumicamente la plata metlica.Hay varios procesos metalrgicos para extraer la plata de las menas de otros metales. Enel proceso de amalgamacin, se aade mercurio lquido a la mena triturada, y se formauna amalgama de plata. Despus de extraer la amalgama de la mena, se elimina elmercurio por destilacin y queda la plata metlica. En los mtodos de lixiviacin, se

disuelve la plata en una disolucin de una sal (normalmente cianuro de sodio) y despusse precipita la plata poniendo la disolucin en contacto con cinc o aluminio. La plataimpura obtenida en los procesos metalrgicos se refina por mtodos electrolticos.

Galvanoplastia - Recubrimientos de oro y plata


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El plateado electroltico es un proceso que consiste en la deposicin por va electrolticadel metal plata sobre una superficie previamente acondicionada que puede ser acero,cobre, latn y zamak. Con un espesor variable segn las necesidades, tiene como objetivomejorar las propiedades tcnicas o decorativas del material base.

2.- Ventajas

Las principales ventajas para realizar deposicin electroltica de plata sobre piezas son:

Conductividad elctrica: Por sus caractersticas tcnicas es imprescindible en laindustria elctrica y de componentes electrnicos.

Recubrimiento altamente decorativo: Proporciona un aspecto de gran brillo yductilidad.

3.- Aplicaciones

El plateado se emplea como recubrimiento decorativo en diversos sectores, y comoacabado tcnico en la industria elctrica y de componentes electrnicos.

La descomposicin electroltica es la base de un gran nmero de procesos de extraccin yfabricacin muy importantes en la industria moderna.

4.-MARCO TEORICO:

GENERALIDADES

Para electroplatear se emplea un bao compuesto de cianuro de plata y potasio,preparado precipitando una solucin de nitrato de plata con cianuro potsico, y volviendoa disolver el precipitado lavado en un exceso de cianuro potsico disuelto, resultando lacomposicin final la siguiente: cianuro potsico 360 gr, agua 4 litros, cianuro de plata unos30 gr se filtra y usa en un recipiente de porcelana o esmaltado. Para preparar el bao deblanqueo, se disuelven 500 gr de cianuro potsico en 4 litros de agua, se agregan 8 gr decianuro de plata y se filtra la solucin. Los baos van provisto de placas de plata comonodos, de tamao proporcionado al del objeto que se quiere platear. Estas placas seunen elctricamente con el polo positivo de la batera: los objetos, bien limpios, se unenmediante un alambre de cobre con el polo zinc de la batera; se tienen uno o dos minutosen el bao blanqueo, y una vez cubiertos con una capa uniforme de plata. Se pasan albao de plata, donde basta con veinte o treinta minutos para que los objetos queden bienplateados.


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Los objetos de cobre, latn o plata alemana que se trate de platear, se limpian primerotenindolos varios minutos en potasa custica concentrada e hirviente, para quedesaparezca toda taza de aceite o grasa, y despus de lavados con agua, se pasan porcido ntrico diluido, para quitar todo xido, y por ultimo se lavan bien otra vez. Despus

de limpios, no deben tocarse con los dedos.

Inmediatamente antes de introducir los objetos en el bao, se sumergen por un instanteen cido ntrico concentrado o en una mezcla de partes iguales de ntrico y sulfrico, y selavan bien con agua clara, pero muy rpidamente. Despus se sumerge, a veces, por unmomento en una solucin acuosa de nitrato mercurioso y se vuelven a lavar. De estemodo queda el metal cubierto con una pelcula de mercurio que asegura una adherenciaperfecta de la plata.

Preparacin del bao

Los baos indicados en el prrafo anterior se pueden preparar como sigue. Agua 4 litros,cianuro potsico (puro) 240 gr, nitrato de plata 255 gr. Se disuelve el nitrato de plata ensuficiente cantidad de agua destilada o de lluvia y se agrega poco a poco y sin dejar deagitar, cido cianhdrico (prsico), hasta que la plata se precipite en forma de cianuro, locual se conoce en que agregando a una porcin del lquido claro una gota de cido, no seforma nubosidad alguna. Debe evitarse agregar un exceso de cido. Se coloca elprecipitado en un filtro de tela fina de algodn, y una vez pasado el lquido, se lava elprecipitado, varias veces, con agua, en el mismo filtro. Se disuelve el cianuro potsico enel agua, y se agrega el cianuro de plata, cuidadosamente desprendido del filtro: se agitabien y si no se disuelve del todo en el lquido, se agrega ms cianuro potsico hastadisolucin completa, sin dejar de agitar. Se espera a que se asienten las impurezas y yapuede usarse el bao.

El bao de blanqueo que antes se ha indicado, se emplea con frecuencia como baoprevio; tiene en esencia la misma composicin que el bao de plateado, pero con mscantidad de cianuro potsico y menos plata, y la corriente ha de ser algo ms intensa. Elobjeto, ya limpio, puede sumirse unos momentos en una solucin de 30 gr de nitrato demercurio en 4 litros de agua; despus se pasa al bao de blanqueo, donde se tiene unosminutos, y despus de cepillado, al bao de platear.

Los recipientes empleados deben ser lo bastante altos para que queden unos 10 cm delquido por encima de los objetos sumergidos, cuya distancia al fondo y a las paredesdeben ser aproximadamente la misma, para que el depsito de plata sea uniforme sobretoda la superficie.

El borde superior de la cuba lleva dos varillas de latn superpuestas, pero sin tocar unacon otra, de modo que puedan colocarse otras transversales sobre la superior o la inferior,


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sin tocar a las dos. La varilla de arriba se conecta con el zinc y la de abajo con el carbn oel cobre de la batera, o con los polos correspondientes de la dnamo. Las varillastransversales que se apoyan sobre la inferior, van unidas a los nodos de plata; las que seapoyan sobre la superior, van unidas al objeto que se trata de platear, que se coloca entredos nodos.

Como las capas ms bajas del bao tienden a ponerse ms densas (ms ricas en plata) quelas superiores, es necesario con frecuencia invertir los objetos durante el plateado, paraobtener un espesor uniforme de plata. Con el mismo fin, los objetos pequeos debenmoverse lo ms posible mientras se estn plateando.

El depsito resulta ms fino y ms denso con corriente dbil y exposicin prolongada, quecon una corriente intensa. En tres o cuatro horas puede depositarse una cantidadsuficiente de plata, pero resulta de mejor calidad y ms fcilmente pulimentable, si setiene el objeto en el bao doce o quince horas con unos cuantos elementos en la batera.

Cuando los objetos han adquirido una capa de plata adherida, se sacan del bao, seacepillan bien y se limpian con alcohol, o mejor an en un bao caliente de platear, dedonde se pasan otra vez a la solucin mercurial y finalmente al bao fro nuevamente.

El primer cepillado, que no siempre es necesario, contrarresta la tendencia de ciertasaleaciones a tomar aspecto cristalino, y adems corrige las imperfecciones de la limpieza.

Si los nodos se ponen negros mientras pasa la corriente, la solucin contiene pococianuro, y aunque el depsito resulta adherente, es muy lento, perdiendo el bao msplata de la que toma de los nodos. En cambio, si los nodos permanecen blancos durante

el paso de la corriente, el bao contiene un exceso de cianuro potsico, y el depsito quequeda bien adherido; en este caso basta agregar cianuro de plata hasta que se disuelvacon dificultad.

En buenas condiciones de funcionamiento, los nodos presentan la superficie grismientras pasa la corriente, quedando blanco al cortar el circuito.

El peso especfico del bao debe variar entre 5 y 15 B.

Los baos para platear no trabajan generalmente bien recin preparados. Tratndolos

bien, mejorando mucho con el uso. Al principio el depsito es con frecuencia granulado, yde tono azulado o amarillento. Se acostumbra de ordinario mezclar una porcin de baoya usado con otra de uno recin preparado. Tambin hay quien, en vez de emplear baosusados, agregar un poco de amonaco al nuevo.

El sulfuro de carbono en pequeas cantidades comunica gran brillo a los objetosplateados; para ello se echa 30 gr de sulfuro en una botella de medio litro llena de unasolucin concentrada de cianuro de potasio y de plata; se agita bien y se agregan de


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cuando en cuando unas gotas de este lquido al bao, hasta que el objeto resulte bienbrillante. No debe emplearse demasiado sulfuro de carbono porque se estropea el bao.

El bao puede emplearse caliente o fro, aunque este ltimo es el ms generalizado paraartculos que requieren gran solidez. El bao caliente se emplea para objetos pequeos, y

con preferencia si stos son de acero, hierro, zinc, plomo o estao previamenteencobrados. Los baos calientes se usan en vasijas de hierro esmaltadas, y los objetos sesuspenden o se mueven sin cesar. Un depsito gris o negro indica que la corriente esdemasiado intensa, lo mismo que si la superficie queda cubierta de burbujas gaseosas. Lascubas de madera empleadas para los baos fros son semejantes a las usadas paraencobrado y el niquelado, pero deben forrarse muy bien con gutapercha por el interior.

PLATEADO ELECTROLTICO

El plateado electroltico es un proceso que consiste en la deposicin por va electrolticadel metal plata sobre una superficie previamente acondicionada que puede ser acero,cobre, latn y zamak. Con un espesor variable segn las necesidades, tiene como objetivomejorar las propiedades tcnicas o decorativas del material base.

El proceso de plateado aplicado tanto en las instalaciones de bombo como en la debastidor, consiste en un electrolito de tipo alcalino que permite obtener recubrimientosde plata de brillo espectacular a cualquier espesor

Los depsitos de plata obtenidos con este proceso son de gran pureza, ypresentan una elevada dureza combinada con una excelente ductilidad.

La elevada pureza de la plata depositada hace apto este proceso para piezasenfocadas a todo tipo de aplicaciones, desde contactos elctricos que requieren elevadaconductividad y resistencia a la temperatura, hasta objetos decorativos.

Proceso de plateado en bao electroltico de piezas de material cermico yvitroceramico. Consiste en limpiar sobre la pieza el motivo a platear con pinturasconductoras, uniendo dicha parte pintada al nodo de la cuba electroltica. El bao de lacuba es a base de de cianuro con un contenido entre 15 y 25 gramos de plata por litro, al

que se aade una cantidad de cianuro doble de plata y potasio , equivalente a los gramosde plata de un libro de bao, y un exceso de de cianuro potsico equivalente a 0, 6 0 0, 9del cianuro potsico contenido en el cianuro doble. El cianuro evita el ataque o disolucinde la pintura conductora, y su defecto o exceso se conoce por una coloracin marrn oblanca de los nodos. Las perdidas de cianuro se producen continuamente por absorcinpor el carbnico de la atmosfera, y se debe evitar cualquier agitacin del bao que lafomentara; para compensarlo se aade 0,5 a 1 gramo por litro de solucin acuosa, deamoniaco puro. Para obtener depsitos lisos e importante la limpieza del bao; hay que


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evitar jabn, agua natural y otros productos comerciales que envenenen el bao; tambines muy importante la densidad de corriente.

Refinado Electroltico:

Estos mtodos se utilizan para refinar el plomo, el estao, el cobre, el oro y la plata. Laventaja de extraer o refinar metales por procesos electrolticos es que el metal depositadoes de gran pureza.

ENSAYO SOBRE EL PLATEADO ARTESANAL

1. INTRODUCCION.Como ya se conoce la plata es un elemento qumico, un metal de transicin blanco,brillante, blando, dctil, maleable y es el mejor conductor metlico del calor y laelectricidad.Se encuentra en la naturaleza formando parte de distintos minerales (generalmente en

forma de sulfuro) o como plata libre. Es muy escasa en la naturaleza, de la que representauna parte en 10 millones de corteza terrestre. La mayor parte de su produccin se obtienecomo subproducto del tratamiento de las minas de cobre, cinc, plomo y oro.De la produccin mundial de plata, aproximadamente el 70% se usa con fines

monetarios, buena parte de este metal se emplea en orfebrera, y en menores cantidadesen la industria fotogrfica, qumica y elctrica.Una de las aplicaciones si no es la ms importante para el uso de la plata, se centra en el

campo de la joyera y platera para fabricar gran variedad de artculos ornamentales y de

uso domstico cotidiano, y con menor grado de pureza, en artculos de bisutera.Para lo cual existen diferentes tipos o tcnicas de revestimientos metlicos entre los que

podemos mencionar; la tcnica del cromado, la tcnica del dorado, la tcnica delniquelado y la tcnica del plateado.

Esta ltima tcnica la del plateado consiste en un electrolito de tipo alcalino que permiteobtener recubrimientos de plata de brillo espectacular a cualquier espesor. La elevadapureza de la plata depositada hace apto este proceso para piezas enfocadas a todo tipo deaplicaciones, desde contactos elctricos que requieren elevada conductividad y resistenciaa la temperatura, hasta objetos decorativos, aplicndolos tambin en joyera.

2. ANTECEDENTES.

El tema de la joyera siempre ha fascinado a hombres y mujeres desde la antigedad. Lajoyera comprende, a joyas elaboradas con plata, oro, los distintos colores de oro y susquilates, aquellas hechas con otros materiales, las que llevan incrustadas piedraspreciosas, etc.


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Por la gran atraccin que producen las joyas en la mayora de la poblacin. Hoy en da lajoyera es bastante especializada, es decir existen joyeras que venden solo joyas de oro ode plata, que son los materiales ms comunes en la fabricacin de una joya. Claro que aparte de esta especializacin, natural en muchos de los casos, tambin existen aquellasque venden productos de joyera ms simples o ms baratos. Y otras que se dedican a la

joyera fina, en la cual, los precios son muchsimo ms elevados. Asimismo, existe lajoyera que se dedica a las joyas de fantasa. Un mercado que es bastante rentable, ya quese ha logrado un trabajo muy sofisticado. En el cual, a veces es difcil, distinguir, si la joyaes de fantasa o real. Esta joyera, tiene un precio muy menor en comparacin, de la

joyera con materiales de carcter mineral. Pero es una excelente opcin de joyera paraaquellas personas que no poseen un gran capital econmico.

Hoy en da, gracias a la tcnica del plateado mediante electrolisis se pudo realizar joyerade la misma calidad que las que estn hechas de oro o plata fina y con un brilloespectacular. Este proceso para la elaboracin de joyas es ms conocido por el nombrede joyas de fantasa como ya se haba mencionado el cual consiste en el recubrimiento deotros metales ms econmicos como ser el cobre o latn, con una capa de plata. Ademseste proceso no es solo til en joyera sino que tambin es empleado en el mantenimientode objetos de plata que con el pasar del tiempo se van desgastando, o para elrecubrimiento de otros objetos con propsitos decorativos para darles mayor duracin. Yaque este proceso resulta ser ms econmico que hacerlos de oro o plata pura.

Cabe mencionar por qu se escogi la tcnica del plateado y no as la tcnica del dorado,entre el oro y la plata; la plata es ms econmica esa es una de las razones por la cualemplearemos este metal.

3. PLATEAMIENTO DEL PROBLEMA

Se ha visto que tanto hombres como mujeres tienen cierto desliz por lo que es la joyerao bisutera, lo cual a despertado el inters de cientficos, fsicos qumicos quienes parasatisfacer estas necesidades tuvieron que plantear como hacer que esta joyera sea decomn acceso para todas las personas sin tomar en cuenta el poder econmico que estatuviesen.

Dados los resultados de dichas investigaciones se hallaron distintas tcnicas derecubrimientos o baados que permitan realizar joyas de una buena calidad y un brillo

especial, dicho procedimiento satisface a la poblacin de menores recursos econmicos,ya que estas joyas hoy en da son ms rentables que la joyera fina (es decir con oro oplata pura).

Por lo tanto hemos tomado como desafi realizar recubrimientos de objetos metlicoscomo ser; cobre, latn, con un bao de plata a travs de la electrolisis. Para fines de

joyera u objetos decorativos.


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3.1 IDENTIFICACION DEL PROBLEMA

El uso de la joyera es imprescindible en la poblacin mundial, pero dado el elevado costopara conseguir joyera fina, Se tuvo que pensar en una opcin ms rentable y de unacalidad notable que permita el uso de joyas sin tener que afectar la economa de la

poblacin.

3.2 FORMULACION DE PROBLEMA

Uno de los problemas ms sobresalientes es el cmo realizar joyera rentable para eluso de personas de baja economa, y si esta joyera tendr la misma cualidades que la

joyera fina.La calidad entre ambos tipos de joyera cambiaria de manera drstica y que una de

ellas supere ala otra en los mercados.

4. OBJETIVOS

4.1 Objetivo general

Proponer la tcnica de la electrolisis para el plateado, el cual es un mtodo ms sencillo yeconmico y tiene una buena calidad ya que no se tiene nada que envidiar a las joyashechas con plata pura, para personas que no posean gran economa.

4.2 Objetivos especficos

Planificar enseanza a los joyeros para la mejor aplicacin de la electrlisis.

Mostrar la categora de la joyera nacional a otros pases. Incentivar el uso de la electrlisis para el bao de joyas.

5. ALCANCE

1. ALCANCE INVESTIGATIVO

Mediante el proceso de la electrolisis los joyeros aparte de ganar tiempo ya que esteproceso es rpido, tambin es importante recalcar en el factor econmico ya que tieneuna inversin mnima a otra forma de baado de plata.

2. ALCANCE TEMPORAL

La electrolisis para el baado de plata viene desde el 2006 donde se aplicaba anteriormente en otros metales como son ore. Platino, etc.

3. ALCANCE TEMTICO


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Los costos que se tendr dependern de la cantidad de cobre que quieran baar.

4. ALCANCE GEOGRFICO

Principalmente se tratara de dar un alcance a la ciudad de La Paz posteriormente a la

cuidad de Alto.

6. HIPOTESIS

1. FORMULACION DE HIPOTESIS

Mediante la electrolisis hacer que los joyeros artesanales implementen la tctica delbaando de plata, la electrolisis es una manera ms fcil y econmica de esta.

2. DEFINICION CONCEPTUAL DE LAS VARIABLES

VI: Mediante la electrolisis hacer que los joyeros artesanales implementen la tcticadel baando de plata mediante la electrolisis.

VD: Los joyeros artesanales podrn realizar el proceso de plateado con ms facilidad ytendrn un ahorro econmico considerable.

3. MATRIZ DE CONSISTENCIA

PROBLEMA OBJETIVO HIPOTESIS

El uso de la joyera esimprescindible en lapoblacin mundial, perodado el elevado costopara conseguir joyera fina,Se tuvo que pensar en unaopcin ms rentable y deuna calidad notable quepermita el uso de joyas sintener que afectar la

economa de la poblacin

Proponer la tcnica de laelectrolisis para elplateado, el cual es unmtodo ms sencilloeconmico y tiene unabuena calidad ya que no setiene nada que envidiar alas joyas hechas con platapura, para personas que noposean gran economa.

Mediante la electrolisishacer que los joyerosartesanales implementen latctica del baando de platamediante la electrolisis paraesta una manera ms fcily econmica de esta.


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7. MARCO TEORICO

1. PLATEADO

Es el recubrimiento de plata sobre objetos metlicos, en el cual la plata se deposita a

partir de sus sales. Para electro platear los principales constituyentes con el cianuro deplata y el de potasio en el electrolito, los cuales al reaccionar forman el cianuro doble deplata y potasio. Esta sal origina en el electrolito, mayor conductividad, mayor solubilidadde los compuestos resultantes y depsitos electrolitos de grano fino y gran brillo.

El plateado se puede llevar a cabo tanto en frio como en caliente, los baos en calientetienen una mayor brillantez, muchas veces se hace el recubrimiento de objetos de adornoen frio y se terminan dndoles una capa final de plata en caliente. El plateado en frio sehace agitndolo de vez en cuando el electrolito o moviendo las piezas a tratar para evitarque el depsito sea irregular.

7.2 Electrlisis

La electrlisis o electrolisis es un proceso donde se separan los elementos delcompuesto que forman, usando para ello la electricidad.[1]

La palabra electrlisis viene de las races electro, electricidad y lisis, separacin.

Proceso

Se aplica una corriente elctrica continua mediante un par de electrodos conectados auna fuente de alimentacin elctrica y sumergida en la disolucin. El electrodo conectadoal polo negativo se conoce como ctodo, y el conectado al positivo como nodo.

Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. As, los iones negativos, o aniones,son atrados y se desplazan hacia el nodo (electrodo positivo), mientras que los ionespositivos, o cationes, son atrados y se desplazan hacia el ctodo (electrodo negativo).

La energa necesaria para separar a los iones e incrementar su concentracin en los

electrodos es aportada por la fuente de alimentacin elctrica. En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre stos y los iones,

producindose nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones alnodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del ctodo (-).

En definitiva lo que ocurre es una reaccin de oxidacin-reduccin, donde la fuente dealimentacin elctrica se encarga de aportar la energa necesaria.

7.3 TEORIA REDOX

Las reacciones en que se transfieren electrones de un tomo ion o molcula a otro sellaman reacciones de oxidacin- reduccin o redox.[2]

La oxidacin es el proceso en que un tomo, ion o molcula pierde uno mselectrones; la reduccin implica ganancia de uno ms electrones por parte de un tomo


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ion molcula. Un agente reductor es una sustancia que pierde uno o ms electrones y eneste proceso se oxida; un agente oxidante gana uno o ms electrones y con ello se reduce.Dicho de otra forma, un reductor es un donador de electrones y un oxidante es unreceptor de electrones.

La oxidacin y la reduccin no pueden tener lugar de forma independiente, sinosimultanea por transferencia de electrones desde el donador hasta el receptor.

No obstante, es conveniente considerar los procesos de oxidacin y de reduccin porseparado, expresndolos mediante semirreacciones representada cada una de ellas por laecuacin de la semirreaccion ion-electrn.

Esta semirreacciones es reversible. El fenmeno puede representarse de una formageneral mediante la relacin general:

Ox + ne [pic] Red

Donde Ox representa la forma oxidada y Red la forma reducida de la sustancia que setransforma y n el nmero de electrones implicados en la semirreaccion.

Combinando las ecuaciones de las semirreacciones ion-electrn separado se obtiene laecuacin de la reaccin redox total.

La transferencia de electrones de un lugar a otro constituye un flujo de corrienteelctrica. Para generar corriente elctrica puede utilizarse una combinacin adecuada dereacciones qumicas (electrolisis) en lo electrodos de una clula electroltica. Hay dosaspectos de las reacciones redox del mximo inters en anlisis cuantitativo: la cantidad

de electricidad asociada con las reacciones qumicas que tienen lugar; la fuerza o potencialcon que los electrones son transferidos.

7.3.1 EQUIVALENCIA EN LAS REACCIONES REDOX

La ley de Faraday dice que una cantidad definida de electricidad (96.492 culombios oun faraday) est asociada con la reaccin de un peso equivalente gramo de una sustancia.Por lo tanto, un faraday de electricidad est asociada a la transferencia de un tomogramo o mol de electrones, y sobre esta base se define el peso equivalente de unasustancia en redoximetra. El peso equivalente es el peso de sustancia que proporciona,

reacciona con o es equivalente a un tomo gramo o mol de electrones transferidos en lareaccin de que se trate.[3]

7.3.2 EL POTENCIAL EN LAS REACCIONES REDOX

Semicelulas (electrodos sencillos, pares redox). Si un trocito de un metal, por ejemplozinc, se coloca en agua o en una disolucin diluida de iones zinc, el zinc presenta tendenciaa perder electrones y a convertirse en ion zinc. Este fenmeno continuara hasta que la


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concentracin de ion zinc en la disolucin alcance un valor tal que se establezca unequilibrio entre el metal y sus iones:

Zn [pic] Zn++ [pic] 2e

Una situacin similar se produce para los dems en contacto con disoluciones de susiones, como:

Cu [pic] Cu++ [pic] 2e

Cada semirreacion est caracterizada por un cierto potencial de semicelula o deelectrodo, que representa la tendencia del metal al oxidarse formando iones, o latendencia de estos iones a reducirse dando el metal.

El potencial de un electrodo no puede medirse de forma directa. No obstante si secolocan dos semicelulas puede medirse la fuerza electromotriz (fem) de la clula. ElANEXO 1 representa una clula galvnica. Dicha clula est constituida por un electrodode zinc sumergido en una disolucin de sulfato de zinc y un electrodo de cobre sumergidoen una disolucin de sulfato de cobre.

Los electrodos estn conectados por el exterior mediante un conductor (alambre) y elcircuito se complete mediante un puente salino, B, que contiene una disolucinconductora, como cloruro potsico, que une elctricamente a las dos semicelulas se leasigna arbitrariamente un potencial de valor cero, la fem medida representa el potencialde la otra semicelula.

7.4 CONVENIOS

En la literatura electroqumica se han adoptado distintos acuerdos sobre el signo de lospotenciales de electrodo, la direccin en que deben escribirse las semirreacciones y laforma de expresar la ecuacin de Nernst. Segn uno de estos criterios, las semirreaccionesdeben escribirse en la direccin en que tiene lugar la reduccin y el signo del potencialnormal de electrodo, es invariable y corresponde a la carga electrosttica del metal. Porejemplo:

Zn++ [pic] 2e [pic] Zn E = - 0.763v

Segn otro criterio, el signo del potencial es variable y depende de la direccin en quese escriba la semirreaccion. Por ejemplo:

Zn++ [pic] 2e [pic] Zn E = - 0.763v (1)

Zn [pic] Zn++ [pic] 2e E = + 0.763v (2)


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posibilidad de que la semirreaccion se verifique en dos direcciones, pero reserva ladenominacin de potencial para la fem de la reaccin de la semicelula escrita en ladireccin de la reduccin, entendindose que la semicelula en cuestin contiene elelectrodo de la derecha de una clula cuyo electrodo de la izquierda es el electrodonormal de hidrogeno.

En este texto se utilizara el convenio de Estocolmo (IUPAC), mediante la aplicacin delas siguientes reglas:

1.- Todos los potenciales de semicelula se referan al electrodo normal de hidrogeno, alque se asigna arbitrariamente un potencial cero a cualquier temperatura; en este puntotodos los criterios estn de acuerdo.

2.- Las ecuaciones de las reacciones de semicelula deben escribirse en forma general.

Ox + ne [pic] Red

En que Ox y Red representan, respectivamente, las especies oxidada y reducida delsistema que se considere.

3.- El potencial de semicelula es positivo si la forma reducida del sistema es reductorms fuerte que el hidrogeno. Por ejemplo, la semicelula Zn++, Zn tiene un potencialnormal E= -0.763 v; el zinc metlico es un reductor ms fuerte que el hidrogeno y elpotencial ser negativo. A la semicelula Cu++, Cu corresponde E = +0,337 v; el Cu++ es unoxidante ms fuerte que el ion H+ y el potencial es positivo. En las semicelulas ionmetlico-metal el signo del potencial corresponde a la carga electrosttica del metal y a lapolaridad de la semicelula respecto al electrodo normal de hidrogeno.

4.- La fem de una clula est relacionada con su representacin y con loscorrespondientes potenciales de semicelula y, teniendo en cuenta la direccin de lareaccin espontnea que tiene lugar en la clula, puede obtenerse algunas conclusiones.Estas conclusiones exigen tambin la adopcin de reglas especificadas:

(a) La clula debe representarse mediante un diagrama. Por ejemplo, suponiendo a losiones en estado patrn (actividad unidad), la clula representada en el ANEXO 1 deberepresentarse por el diagrama:

Zn l Zn++ (1M) ll Cu++ (1M) l Cu(b)La ecuacin ion-electrn que tiene lugar en la semicelula de la derecha debeescribirse en primer lugar, en la forma convenida, juntamente con su potencial, E. (Sitodas las sustancias se encuentran en estado patrn, sea tienen actividad unidad, elpotencial es el potencial normal, E.)

(c) La ecuacin ion electrn de la semiceula de la izquierda debe escribirse en segundolugar, tambin en la forma convenida y juntamente con su potencial E.


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(d) La segunda ecuacin (semicelula de la izquierda) deber restarse de la primera(semicelula de la derecha) transponiendo las sustancias que en ella figuran a miembrosopuestos de la ecuacin para evitar signos negativos en la ecuacin final que representa lareaccin total de la clula. Esta ecuacin total debe quedar ajustada en cuanto a loselectrones intercambiados.

(e) El segundo valor E se restara del primero para obtener el voltaje de la clula, [pic]Nota: Aunque una o las dos ecuaciones ion-electrn tengan que multiplicarse por unnumero entero para conseguir la igualacin del nmero de electrones puestos en juego enambas semirreacciones, los valores de E para una semicelula determinada esindependiente de cualquier otra semicelula con que la primera se combine.

(f) El signo (+ o -) de [pic] es la polaridad del electrodo de la derecha en el diagrama dela clula.

(g) Si [pic] es positivo, la reaccin representada por la clula es espontanea en ladireccin de izquierda a derecha si la ecuacin se escribe segn la forma.

(d); si [pic] es negativo, la reaccin es espontanea de derecha a izquierda.Ejemplo

Sea la clula:Zn l Zn++ (1M) ll Cu++ (1M) l CuE = -0.763 v E = +0.337 v

Si los solutos se encuentran en estado patrn actividad unidad, es decir, las dos

semicelulas estn formadas por metales puros y disoluciones 1 M de sus iones, lospotenciales de los electrodos son sus potenciales normales, E

(1) Cu++ [pic] 2e [pic] Cu [pic] = +0.337v

(2) Zn++ [pic] 2e [pic] Zn [pic]= - 0.763v

(1) (2) Cu++ [pic] Zn [pic] Zn++ [pic] Cu E = +1.100 v

Como [pic] es positivo, se deduce que el electrodo del a derecha es electrodo positivo

y que la reaccin de la clula es espontaneo de izquierda a derecha, tal como suscribe laecuacin. Si la clula se hubiese esquematizado invirtiendo el orden de las semicelulas conlas mismas normas indicadas se obtendra la expresin final:

[pic]

En cualquier caso se concluye que el metal cobre sumergido en la disolucin de [pic]esel electrodo positivo y que la reaccin espontnea correspondiente es la reduccin del


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[pic]por el Zn y la oxidacin del Zn por l [pic]. Una de las ventajas del convenio de laIUPAC es que la polaridad de un electrodo de una clula galvnica tiene el mismo signoque el potencial de semicelula de dicho electrodo bajo las condiciones (concentracin,etc.) especificadas en el esquema de la clula.

En el comportamiento de la izquierda se coloca una disolucin acida de una sal ferrosapor ejemplo, FeSO4 y el comportamiento de la derecha se pone una disolucin acida deKMnO4. Si se aade un poco de tiocianato potsico a esta disolucin, se observara comola disolucin se pone en los alrededores del electrodo del platino al cerrar el circuito,demostrndose la formacin de Fe+++ por oxidacin de Fe++. En el comportamiento de laderecha tiene lugar a una decoloracin de la disolucin en los alrededores del electrododebido a la reduccin del MnO-4 a Mn++ incoloro.

El diagrama de la clula del ANEXO 2 es:

Pt | Fe+++ , Fe++ ll MnO-4, Mn++, H+ |Pt

Siguiendo las normas antes establecidas y suponiendo que todos los solutos tienenactividad unidad (1M), se deducen la reaccin y la fem:

1) MnO-4 + 8H+ + 5e [pic] Mn++ + 4H2O E1 = +1.51 v

2) Fe+++ + e [pic] Fe++E2 = +0.77 v

(1) (2) 5Fe++ + MnO-4 + 8H+ [pic] 5Fe+++ + Mn++ + 4H2O Ecel = +0.74 v

[4]

7.4.1 RELACION ENTRE POTENCIAL Y CONCENTRACION:ECUACION DE NERNST

En 1889 Nernst formulo una expresin que relaciona el potencial de una semicelulacon las concentraciones que contiene. Para el caso general.

Ox ne Red

La ecuacin de Nernst es:

[pic]

E es el potencial de semicelula, R es una constante que tiene el valor 8.314 julios porgrado, T es la temperatura absoluta, n el nmero de electrones que intervienen en lareaccin de la semicelula, F el Faraday (96.493 culombios) y [pic],[pic] las concentracionesmolares (ms exactamente, las actividades) de las formas reducida y oxidada del sistema


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implicado en la semirreaccion. Para una temperatura de 25 C (298 K) y utilizando elfactor 2.303 de conversin de logaritmos naturales en decimales, la ecuacin de Nernst seconvierte en:[pic]

[pic]

7.4.2 POTENCIALES NORMALES

Como el potencial de un electrodo varia con las concentraciones de las sustancias quereaccionan, para disponer de una base de comparacin entre los distintos potenciales desemicelula, es necesario definir un estado patrn en que todas las sustancias intervengancon actividad unidad en la reaccin.

1.- Un lquido o un slido puros estn en su estado patrn o de actividad unidad. Porejemplo, en la semicelula Zn++, Zn, el zinc metlico tiene actividad unidad.

2.- Un gas se encuentra en estado normal cuando su presin es de 760 mm demercurio (una atmosfera) a 0 C.

3.- Un soluto, por ejemplo, un ion, est en estado normal cuando sus actividad unidad.La actividad, a, viene dada por la relacin a = Cf, siendo C la concentracin molar y f elcoeficiente de actividad, que depende de la fuerza inica de la disolucin. Debido a ciertasreacciones, como la hidrlisis y la formacin de complejos, gran parte de los ionesmetlicos sencillos no tienen existencia en medio acuosa cuando su actividad alcanza elvalor 1.

4.- Un soluto poco soluble, como AgCl, est en estado patrn cuando su concentracinen la disolucin es su solubilidad, es decir, cuando su disolucin est saturada.

5.- Un gas disuelto est en estado normal cuando su concentracin en la disolucin essu solubilidad a una atmosfera de presin y 0 C.

Volviendo a la ecuacin de Nernst, cuando los reactivos se encuentran en estadopatrn o actividad unidad la relacin [pic]/[pic] = 1/1, y su logaritmo es cero. Entonces, Ees igual a la contante de la ecuacin de Nernst.

Esta constante, que se designa con el smbolo E, es el potencial normal de lasemicelula. La ecuacin de Nernst puede escribirse en la forma:

[pic]

Para las semicelulas formadas por un metal en contacto con una disolucin de susiones;


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Mn ne M

[pic]

[pic]

Pues el metal presenta actividad unidad; el potencial depende solamente de laconcentracin del ion metlico en la disolucin. Como el potencial depende de lascondiciones, es importante al formular las clulas indicar dichas condiciones. Por ejemplo:

Zn| Zn++ (0.10 M) ||H+ (1 M) |H2 (1 atm) | Pt

Pt | Fe++ (1 M), Fe+++ (0.1 M) || Mn++ (1 M), MnO-4 (0.1 M), H+ (1 M) | Pt

8. MARCO PRCTICO.

BAOS PARA JOYERIA

8.1 BAOS DE PLATA

Se aconseja el uso de dos baos uno para comenzar el plateado y el otro para acabar laoperacin.

Los metales que mejor reciben un recubrimiento de plata son el cobre y sus aleacionesy el nquel; los dems como el zinc, hierro, acero, plomo y sus aleaciones, etc. No puedenmantener un depsito adherente, de aqu que se recurra a un cobreado previo o a un

bao preparatorio conocido como toque de plata.

Las soluciones de toque se practican para evitar entonces, la poca adherencia y sonsoluciones electrolticas con bajo contenido de plata y alto contenido de cianuro; estacombinacin produce tan baja concentracin del ion plata en la solucin que la tendenciaal depsito de plata por precipitacin o desplazamiento qumico, se reduce o elimina. Seemplea una alta densidad de corriente para contrarrestar cualquier tendencia del metalbase a convertirse en solucin (8 a 10).

Para platear electrolticamente aceros, se aplica dos soluciones de toque de plata,conocidas como primer y segundo toque. Para platear sobre nquel, bronce, latn o cobrese emplea un solo toque.

Otro mtodo de evitar la precipitacin o cementacin de plata, consiste en recubrir elmetal base con otro metal que reaccione mejor con un bao de plata, en este caso seestila la inmersin de la pieza a platear en una solucin de cloruro mercrico, paraaprovechar las propiedades de malograran del mercurio, obtenindose una de metalbase-mercurio logrando una buena unin al efectuar el plateado electroltico.


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Otro mtodo recomendado para dar un acabado fino, es aquel que emplea dos baos

ms despus del bao de toque. La composicin del primero es la siguiente:

Cianuro de potasio 420 g

Cianuro de plata 70 gCarbonato de sodio 100 gAgua 2 litros

Con el primer bao se obtiene un buen depsito, pero grueso y con el segundo se le dael acabado fino. En el primer caso la tensin debe ser entre 4 y 6 voltios y en el segundoalrededor de los dos voltios. Los nodos deben ser de plata pura y sumergidoscompletamente en el bao, deben conectarse a la fuente con conductores de cobreplateados para evitar la contaminacin del bao; su superficie debe ser igual a lasuperficie del objeto a platear y la distancia nodo no menor de 10 cm.

1. SOLUCIONES EMPLEADAS

a) Primer toque de plata en acero.

Cianuro de plata 1.7 g/lCianuro de potasio 75 g/lCianuro de cobre 15 g/l

b) Segundo toque para acero o primer toque para nquel, bronce, latn.

Cianuro de plata 6.6 g/lCianuro de potasio 75 g/lCarbonato de potasio 15 g/l

c) Bao de soluciones mercricas.

Cloruro Mercrico 7.5 g/lCloruro de amonio 4 g/l

d) Otra frmula de soluciones mercricas.

cido mercurios 7.5 g/lCianuro de sodio 60 g/l

e) Plateado Simple

Cianuro de plata 25 g/lCianuro de sodio 50 g/l


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f) Bao de plata ordinario con abrillantador.

Cianuro de plata 36 g/lCianuro de potasio 60 g/l

Carbonato de potasio 45 g/lBisulfuro de carbono (abrillantador) 0,001 g/l

g) Bao de Plata concentrado con abrillantador y en caliente

Cianuro de plata 36 g/lCianuro de potasio 60 g/lCarbonato de potasio 45 g/lHidrxido de potasio 11 g/lBisulfuro de carbono 0,001 g/l

El abrillantador mas empleado es el bisulfuro de carbono que se aade en pequeascantidades al bao electroltico cianurado; se debe considerar que se evaporagradualmente sobre todo en baos calientes, por lo que debe aadirse con ciertafrecuencia.

Estos abrillantadores solo se emplean para capas finas de plata, y en caso de que eldepsito debe tener un espesor considerable, primero se platea en la forma corriente yrecin entonces se lleva el objeto al bao abrillantador para el acabado.

8.1.2 PREPARACION DE BAOS DE PLATA.

Una forma tradicional de preparar los baos de plata ms comunes es la siguiente:Disolver 100 g de Nitrato de plata en 5 litros de agua, en otros 5 litros 200 de cianuro depotasio; mesclar bien ambas soluciones y hacer hervir por media hora.

Luego de esto la solucin se tornara clara y en el fondo del recipiente se formara unprecipitado negro. Esta es una manera muy emprica, pero muy eficiente.

El precipitado lavado en un exceso de cianuro potsico disuelto, da como resultadouna composicin final aproximada de 90 g/l de cianuro de potasio y de 7.5 g/l de cianuro

de plata.

Debe evitarse agregar un exceso de acido. Se coloca el precipitado en un filtro de telafina de algodn, y una vez pasado el lquido, se lava el precipitado en el mismo filtro. Sedisuelve 240 g de cianuro potsico puro en agua y se agrega el cianuro de plata,desprendido cuidadosamente del filtro; se agita bien y si no se disuelve del todo se agregams cianuro potsico hasta completa disolucin, sin dejar de agitar. Se espera a que seasienten las impurezas y ya puede usarse el bao. Este es esencia un bao de toque pues


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el mencionado anteriormente representa uno de plateado, en el bao de toque haymayor cantidad de cianuro de potasio y menos plata, la corriente ha de ser algo msintensa.

8.2 VARIABLES ELECTROLITICAS Y SU COMPORTAMIENTO

Los baos de plata comnmente utilizan una tensin 1.8 voltios una densidad decorriente de 0.3 A/ cm y una distancia nodo ctodo de 15 cm. Cuando los nodos sondemasiado grandes con respecto a la superficie a platear la proporcin de la plataaumenta, mientras disminuye la del cianuro libre, sucediendo lo contrario cuando elnodo es ms pequeo. Las soluciones demasiado densas son de difcil regulacin. Comolas capas ms bajas del bao tienden a ponerse ms ricas en plata que las superiores esnecesario con frecuencia invertir los objetos durante el plateado, para obtener un espesoruniforme de plata.

Con el mismo fin, los objetos pequeos deben moverse lo mas posible mientras seestn plateando. Si la solucin supera la densidad limite debe diluirse con agua, si el baoes muy diluido es menos conductor y el depsito se efecta lentamente. Si el bao espobre en cianuro libre se obtiene un depsito granuloso por baja conductividad.

Los recipientes empleados deben lo suficientemente altos para que queden unos 10cm de lquido por encima de los objetos sumergidos, cuya distancia al fondo y a lasparedes deben ser aproximadamente la misma, para obtener un deposito uniforme sobretoda la superficie.

Si alguna vez el depsito no es blanco, sino que tiende hacia el amarrillo o el

encarnado, es debido a impurezas; el tinte amarrillo se debe a la presencia de cianurobsico de plata, el otro al cobre. El color del depsito y las condiciones del bao se puedenmejorar vertiendo amoniaco en este ltimo, para evitar el exceso de cianuro libre.

El peso especfico del bao debe variar de 5 a 15 Be.

Si operando en condicione ordinarias, se obtiene un deposito blanco pero sin el brillode la plata, se agrega 5 gramos de sulfuro de carbono por litro para que en la ltima fasedel plateado la electrolisis se haga ms lenta.

Posteriormente se enjuagan con abundante agua cepillando los objetos con un cepillosuave. Despus se sumergen, a veces, en una solucin mercrica y se vuelven a lavar. Deeste modo queda el metal cubierto con una pelcula de mercurio que asegure unaadherencia perfecta de la plata.

8.3 PARAMETROS-OPERACIONALES


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A excepcin del bao de plata concentrado con abrillantador en caliente, empleadopara objetos pequeos y con preferencia si son de acero, hierro, zinc, plomo o estao,previamente cobreados, es ms generalizado el uso de baos a temperatura ambienteque va de 27 a 30 grados centgrados. Los baos calientes requieren una corriente algoms intensa sobre todo si los objetos se mueven.

Las soluciones de toque operan con densidades de corriente relativamente altas de 8 a10 A/dm.

Para evitar que el metal base se disuelva; en cambio el plateado simple y el ordinario enfrio utilizan de 0.5 a 1.5 A/dm y de 5 a 15 A/dm de densidad de corrienterespectivamente. En el caso del bao caliente la densidad de corriente va de 8 a 11 A/dmy con una temperatura de 45 a 50 grados centgrados.

En todos los casos la relacin nodo ctodo debe ser 1 a1 y la tensin menor de 6voltios.

En los baos fros la agitacin debe ser suave y en los calientes debe ser vigorosa. Conestos ltimos el espesor obtenido va de 10 a 60 micras, en el plateado simple de 2 a 30micras y en el bao frio con abrillantador esta entre 5 y 50 micras.

8.4 CONTROL DE BAOS

Los baos de plata que se encuentran en funcionamiento son exclusivamente baoscianurados. Han sido propuestos baos de yoduro y de sulfocianuro, pero con aplicacinhasta hora muy limitada. Los constituyentes fundamentales de los baos de plateadocianurado son el cianuro doble de plata y potasio, el cianuro potsico libre y el carbonatopotsico.

Se toma una muestra de 10 a 20 cc. De bao y se diluye en un vaso con una cantidaddoble de agua destilada. Se va aadiendo una solucin de nitrato de bario hasta que cesela formacin de precipitado, se hierve para conseguir que este est constituido porcristales groseros, se filtra y se ensaya si con ms nitrato de bario sigue precipitando. Si noes este el caso, se lava el precipitado en el filtro con agua destilada hasta que una muestradel agua del lavado evaporada a sequedad no deje residuo.

La determinacin del contenido de plata se realiza por va electroltica o volumtrica.Volumtricamente, si no se trata de un bao viejo fuertemente impurificado, se puedeemplear directamente la solucin de bao. Si el bao es rico en cobre o contiene otrosmetales pesados, es preciso hervir la muestra con acido ntrico, con el fin de destruir loscianuros complejos, precipitar la plata como cloruro con clorhdrico diluido, con el cobre ylos otros metales pesados quedan en disolucin, y redisolver el cloruro de plata enamoniaco.

Cuando toda la plata se halla combinada como tal, la gota siguiente forma sulfocianurode hierro de color rojo. Si se quiere trabajar con exactitud extremada, os si se ha


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rebasado el punto de equivalencia se puede hacer desaparecer la coloracin con solucindecinormal de nitrato de plata y entonces restar los cc consumidos de esta ltima solucinde los empleados anteriormente de sulfocianuro.

8.5. RECUPERACION DE PLATA DE SUS SOLUCIONES

Mientras que la recuperacin de la plata de las soluciones acidas se basa en diluirlas 5veces con agua, agitarlas y hacerlas reaccionar con acido clorhdrico, a fin de precipitar elcloruro de plata que luego es filtrado y vuelto a utilizar; la recuperacin de la plata de lassoluciones al cianuro puede efectuarse de diversas maneras. El mtodo ms simple es elde evaporar la solucin al cianuro hasta secarlo y calcinar el residuo, agitadoconstantemente, con sosa calcinada y carbn de lea en polvo. El producto resultante esfinalmente fundido en un crisol y la plata se recoge en el fondo otro mtodo mas cmodopara el galvano tcnico se efecta agregando a la solucin del bao de cianuro, filtrada yagitada con acido sulfrico poco a poco hasta reaccin acida, volviendo rosa el tornasolazul; realizando la operacin con las debidas precauciones para protegerse de la accinnociva del acido cianhdrico que se genera. La plata precipitada como cianuro de plata,que se separa por filtracin.

8.7 CALCULO DE POTENCIA Y DE LA FEM EN CONDICIONES NO NORMALES.

Cuando las sustancias no se encuentran en estado normal o actividad unidad elpotencial de semicelula se calcula con la ecuacin de Nernst, utilizando el potencialnormal y las concentraciones; l [pic] es entonces la diferencia entre los potenciales desemicelula.

Ejemplo

Sea la clula:

Pt | Cr++ (0.001 M), Cr+++ (1 M) || V+++ (0.01 M), V++ (1 M) | Pt

E = -0.41 v E = -0.26 v

Para la semicelula de la derecha:[pic] = -0.26 0.0591 log 1/0.01

[pic]-0.26 (0.0591 2) = -0.26 0.12 = -0.38 v

Para la semicelula de la izquierda:

[pic] = -0.41 0.0591 log 0.001/1

[pic]-0.41 (0.0591 3) = -0.41 0.18 = -0.23 v


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Por lo tanto:

(1) V+++ + e V *pic+ = -0.38 v(2) Cr e Cr *pic+ = -0.23 v

(1)-(2) V Cr V Cr [pic] = -0.15 vLa fem de la clula puede calcularse de una forma un poco distinta, aunquefundamentalmente idntica a los clculos anteriores.

[pic] [pic]

[pic]

[pic] [pic]

[pic] = [pic] [pic]

[pic] = -0.26(-0.41) 0.0591 log[pic]

[pic] = -0.26 + 0.41 0.0591 log105

[pic] = +0.15 (0.0591 5) = -0.15 v

Como [pic] es negativo, la reaccin de la clula es espontanea de derecha a izquierda; esdecir, el [pic] es reducido por l [pic] en las condiciones dadas de concentracin. Elelectrodo de platino sumergido en la solucin de vanadio acta como negativo. Por el

contrario, se observa que cuando todas las sustancias se encuentran en estadonormal,[pic] = -0.26 (-0.41) = +0.15 v; el [pic] reduce al [pic] y el electrodo sumergido enla disolucin de vanadio es el positivo.

-----------------------[1] Vogel; Qumica Analtica[2] www.wikipedia.com[3] Rosenberg, Jerome; Qumica General; Mc Graw-Hill; 2000*4+ Apuntes Curso de especializacin en recubrimientos metlicos. Facultad de Ingeniera

UMSA 1989.clase qumica