95125329 p2 leyes de faraday
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INSTITUTO POLITECNICO
NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E
INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
Laboratorio de Electroquímica
PRACTICA 2
“Leyes de Faraday”
Grupo: 71M2
Alumnos:
Alcántara Gavilán Mariam
Aparicio Tapia Alejandra
Medina González Martin
Pérez Luna Juan Carlos
PRÁCTICA 2
“Leyes de faraday”
RESUMEN
En la electrolisis no basta con conocer cuales sustancias se han producido, también es
necesario e indispensable cuantificarlas. Un método a escala laboratorio que cumple con
ese propósito es el coulombimétrico y se hace uso de un dispositivo llamado
coulombímetro que ha sido diseñado, especialmente, para facilitar la determinación de las
masas de productos primarios formados en sus electrodos. En esta práctica, se monta un
sistema construido por 3 de ellos, uno de peso, uno de volumen y uno de titulación, con el
propósito de contrastar, la cantidad teórica esperada aplicando las Leyes de Faraday,
contra la obtenida experimentalmente en cada dispositivo (eficiencia faradaica).
OBJETIVO
Cuantificar las masas que se producen por electrolisis en los electrodos de los
coulombímetros, de peso, de volumen y de titulación, aplicando las leyes de
Faraday, determinando lo eficiencia en cada caso
INTRODUCCIÓN
ELECTRÓLISIS:
Es un proceso que tiene lugar cuando se aplica una diferencia de potencial entre dos electrodos y
se realiza una reacción redox. La diferencia de potencial aplicada a los electrodos depende del
electrolito y del material que constituye los electrodos. Las pilas que producen corriente eléctrica
se denominan pilas voltaicas mientras que las pilas que consumen corriente eléctrica se
denominan pilas electrolíticas.
En algunas electrólisis, si el valor de la diferencia de potencial aplicada es tan sólo ligeramente
mayor que el calculado teóricamente, la reacción es lenta o no se produce, por lo que resulta
necesario aumentar el potencial aplicado. Este fenómeno se da cuando en alguno de los
electrodos se produce algún desprendimiento de gas. El potencial añadido en exceso se denomina
potencial de sobretensión.
La cantidad de producto que se forma durante una electrólisis depende de:
La cantidad de electricidad que circula a través de la pila electrolítica.
De la masa equivalente de la sustancia que forma el electrolito.
La cantidad de electricidad que circula por una celda electrolítica puede determinarse hallando el
producto de la intensidad de la corriente, expresada en amperios por el tiempo transcurrido,
expresado en segundos. Es decir, Q (culombios) = I*t.
Tras efectuar múltiples determinaciones, Faraday enunció las dos leyes que rigen la electrólisis y
que son:
Primera Ley de Faraday: La masa depositada por electrólisis es directamente proporcional a la
cantidad de electricidad que ha circulado.
Segunda Ley de Faraday: Si varias celdas electrolíticas conectadas en serie y provistas de
electrodos inertes son atravesadas por la misma cantidad de corriente eléctrica, las cantidades de
sustancia depositadas en cada electrodo son proporcionales a los equivalentes-gramo de las
sustancias depositadas.
Se denomina equivalente electroquímico de una sustancia a la masa en gramos de duicha
sustancia depositada por el paso de un culombio. De acuerdo con esta definición podemos
escribir:
m=P I t /(96500 n)
Donde:
m masa en gramos que se han depositado
P peso atómico del elemento
n número de electrones intercambiados
I intensidad de la corriente en amperios
t tiempo en segundos
6500 es el factor de equivalencia entre el Faraday y el Culombio. 1 F= 96500 C
Número de Faraday: Para depositar el equivalente químico de cualquier elemento se necesita la
misma cantidad de electricidad. La constante o número de Faraday (F) es de 96500 coulomb
(96494).
Equivalente electroquímico: Se llama equivalente electroquímico # a la masa de un elemento depositada, durante la electrólisis, por la carga de un coulomb.
ζ = Eq/F
En todos los casos, la cantidad de material que se deposita en cada electrodo al pasar la corriente por un electrólito sigue las leyes de Faraday.
Coulombímetro: es un dispositivo de química electro analítico electrónico que se utilizan para determinar la cantidad de materia transformada (en culombios)
DESARROLLO EXPERIMENTAL
PROTOCOLO NO. 1 “COLUMBIOMETRO DE PESO”
PROTOCOLO NO. 2 “COLUMBIOMETRO DE VOLUMEN”
3. LIJAR LOS TRES
ELECTRODOS DE COBRE.
4. LAVARLOS CON AGUA
DESTILADA.
5. POSTERIORMENTE LAVARSE
CON ALCOHOL.
6. SECAR
7. PESAR CADA UNO DE ELLOS
EN LA BALANZA
1. LLENAR UN VASO DE
PRECIPITADOS CON LA
SOLIUCION PREVIAMENTE
PREPARADA DE CuSO4.
2. FIJAR LOS ELECTRODOS EN
LA BASE DE BAQUELITA
4. VERTER EN EL
CRISTALIZADOR LA
SOLUCION DE NaOH Y
COLOCAR DENTRO DE EL EL
COLUMBIOMETRO DE
VOLUMEN
3. ABRIR LA PINZA DE MOHR
4. SUCCIONAR POR LA
MANGUERA CON AYUDA
DE UNA PERILLA LA
SOLUCION DE NaOH HASTA
LLENAR LA COLUMNA DEL
DISPOSITIVO
5. CERRAR LA PINZA Y
ANOTAR EL NIVEL INICIAL
PROTOCOLO NO. 3 “COLUMBIOMETRO DE TITULACIÓN”
PROTOCOLOS YA CONECTADOS LISTOS PARA LLEVAR ACABO LA EXPERIMENTACION
1. LLENAR EL TUBO DE NERST
CON LA SOLUCION DE KI
2. COLOCAR DENTRO LOS
ELECTRODOS DE ACERO
INOXIDABLE
3. NO APRETAR EL TAPON YA
QUE DEBE PERMITIR LA
SALIDA DEL H2 QUE SE
FORMA.
2. REALIZAR LA CONEXIÓN DE
LOS TRES PROTOCOLOS DE
TAL FORMA QUE ESTOS
FORMEN UN ESQUEMA
COMO EL DE LA SIGUIENTE
FIGURA.
EXPERIMENTACIÓN
1. DEJAR QUE TRANSCURRA EL
TIEMPO QUE INDIQUE EL
PROFESOR.
5. TOMA LA LECTURA DE LA
INTENSIDAD DE CORRIENTE (A)
QUE CIRCULA A TRAVES DE LAS
CELDAS Y ANOTAR EL TIEMPO
TRANSCURRIDO EN SEGUNDOS
(EL TIEMPO SE FIJARA EM
FUNCION DEL COULOMBIMETRO
DE VOLUMEN)
2. HACER LAS ANOTACIONES
CORRESPONDIENTES DE LO QUE
APARECE EN CADA UNO DE LOS
ELECTRODOS. 4. CONCLUIDO EL EXPERIMENTO
ABRIR EL CIRCUITO Y APAGAR LA
FUENTE.
3. QUITAR EL CATODO DE COBRE,
ENJUAGARLO CON AGUA
DESTILADA, ENSEGUIDA CON
ALCOHOL, METERLO A LA
ESTUFA Y UNA VEZ PESAR
NUEVAMENTE CON LA
PRECAUCION DE NO TOCARLO
YA QUE INFLUIRA EN EL
RESULTADO FINAL
6. EN EL COLUMBIMETRO DE
VOLUMEN SE MARCA EL NUEVO
NIVEL Y SE DETERMINA EL
VOLUMEN DESPLAZADO DE LA
MEMEZCLA DE GASES
7. DEL COLUMBIMETRO DE
TITULACION SE VACIA EN EL
MATRAZ ERLENMEYER ABRIENDO
LA PINZA, TODA LA SOLUCION
DEL A COLUMNA QUE CONTIENE
YODO.
8. AGREGAR AL MATRAZ UNAS
GOTAS DE ALMIDON COMO
INDICADOR Y TITULAR UNA
SOLUCION DE TIOSULFATO DE
SODIO DE NORMALIDAD
CONOCIDA.
9. ANOTAR EL VOLUMEN DE
TIOSULFATO DE SODIO GASTADO.
RESULTADOS
Coulombímetro de peso
Nomenclatura:
M= I= t= n=
Q= =
n=
Coulombímetro de volumen
v= P= T= I= Q=
= t= n= = = =
n=
Coulombímetro de titulación
Nomenclatura:
= V= N1= = t= I= n=
n=
CALCULOS:
CUESTIONARIO:
OBSERVACIONES:
CONCLUSIONES:
BIBLIOGRAFIA:
Requeijo, D. y Requeijo A. (2002). Química. Editorial Biosfera.
Irazábal A. y de Irazábal C. (S/A). Química. Ediciones CO-BO.
Mahan. Química. (1977). Fondo Educativo Interamericano.