INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

Laboratorio de Electroquímica

PRÁCTICA 2

“Leyes de Faraday”

Grupo: 3IM74

Alumnos:

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/FEn 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 material 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. SECAR7. PESAR CADA UNO DE ELLOS

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 MOHR4. 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

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 LOSELECTRODOS. 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.