Folleto electroquimica

i

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL

ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA

QUÍMICA

GUÍA DE LABORTORIO :

ELECTROQUÍMICA

AYUDANTE DE CÁTEDRA: Gabriela Jacqueline Pérez

2014- 2015

“La teoría guía, el experimento decide “ I.M Kolthoff

ii

PRESENTACIÓN

El camino de la electroquímica se logró marcar con los antecedentes acerca del conocimiento de la

electricidad en atmosférica por Charles-Augustin de Coulomb (teoría de atracción electrostática)

en 1781 y los estudios de Henry Cavendish, Joseph Priestley y Humphry Davy en Inglaterra.

Es, durante finales del siglo XVIII cuando el anatomista y médico italiano Luigi Galvani marcó el

nacimiento de la electroquímica de forma científica al descubrir el fenómeno que ocurría, al pasar

electricidad por las ancas de rana y nuevamente al tocar ambos extremos de los nervios empleando el

mismo escalpelo descargado, observaciones publicadas en su ensayo "De Viribus Electricitatis in Motu

Musculari

Desde entonces la electroquímica ha venido estudiando los cambios químicos que producen una

corriente eléctrica y la generación de electricidad mediante reacciones químicas. Es por ello, que el campo

de la electroquímica ha sido dividido en dos grandes secciones. La primera de ellas es la Electrólisis, la

cual se refiere a las reacciones químicas que se producen por acción de una corriente eléctrica. La otra

sección se refiere a aquellas reacciones químicas que generan una corriente eléctrica, éste proceso se lleva

a cabo en una celda o pila galvánica.

La siguiente guía de prácticas, tiene como finalidad contribuir a un eficiente aprendizaje de la CÁTEDRA

DE ELECTROQUÍMICA, mediante la compresión de los experimentos realizados con aplicación de los

diferentes conocimientos adquiridos durante el curso, de igual manera se espera que los estudiantes

mejoren sus habilidades y destrezas para el trabajo con los diferentes materiales, compuestos químicos y

los procesos en que estos intervienen.

Ésta guía parte desde conocimientos básicos y herramientas muy valiosas que se utilizarán durante el

transcurso del curso, conceptos fundamentales de la electroquímica y cómo de ésta se derivan muchos

fenómenos con aplicación e innovación en diferentes sectores productivos. Con el fin de realizar un

trabajo sistemático, ordenado y productivo con miras a conseguir que los estudiantes se familiaricen con

EPAF, estructuras, propiedades, aplicabilidad y funcionalidad en tiempo y consideraciones reales.

Gabriela Pérez

Quito, octubre del 2014

http://es.wikipedia.org/wiki/Charles-Augustin_de_Coulomb

http://es.wikipedia.org/wiki/Electrost%C3%A1tica

http://es.wikipedia.org/wiki/1781

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

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

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

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

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

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

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


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Contenido PRESENTACIÓN ............................................................................................................................... ii

1. GENERALIDADES.................................................................................................................... 1

1.1. Manual del Redacción ......................................................................................................... 2

a. Estructura del informe ......................................................................................................... 2

b. Guía de Redacción ............................................................................................................. 2

1.2. Ponderación ......................................................................................................................... 9

1.3. Bibliografía Recomendada para el curso ........................................................................... 10

“Los libros me enseñaron a pensar, y el pensamiento me hizo libre.” ................................................. 10

1. REGÍSTRO E INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA DE LABORATORIO ..................... 11

PRÁCTICA 1: EPP, INSTRUMENTACIÓN Y DIAGRAMACIÓN . .................................... 12

PRÁCTICA 2: LEYES DE FARADAY .................................................................................... 13

PRÁCTICA 3: Celdas Electroquímicas ..................................................................................... 19

PRÁCTICA 4: COBREADO ..................................................................................................... 25

PRÁCTICA 5: NIQUELADO ..................................................................................................... 30

PRÁCTICA 6: BATERÍAS ...................................................................................................... 34

PRÁCTICA 7: “ECUACIÓN DE NERNST” ........................................................................... 38

PRÁCTICA 8: CONDUCTIVIDAD EN LIQUIDOS .................................................................. 43

PRÁCTICA 9: TRATAMIENTO DE AGUAS POR ELECTROCOAGULACIÓN ....................... 48

1

1. GENERALIDADES

Como parte de la Facultad de Ingeniería Química se debe tomar en cuenta que la problemática

actual lleva a desarrollar en cada uno de nosotros ese espíritu de investigación, a preguntar,

como se dice vulgarmente a “ser curiosos”, a no conformarse con el conocimiento impartido

en clases , sino que de cierto modo a avanzar y dar respuesta a muchas interrogantes que surgen

durante la carrera, ya que todo es un constante cambio , pues lo que se piensa en este momento

que es verdad , mañana ya no lo será .

Una buena base de afianzar conocimientos es la aplicación de los mismos en los diferentes

laboratorios con cada una de las prácticas a realizarse, proporcionarán ideas claras que

impulsarán a seguir buscando respuestas para enfrentarse a problemas actuales en tiempos

reales dentro de cualquier industria,

A continuación se detalla algunos puntos a tomar en cuenta para la realización de un buen

trabajo de laboratorio, resaltando claves que ayudarán a mejorar la redacción y bibliografía a

utilizarse como guía para la cátedra de electroquímica.


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1.1. Manual del Redacción

a. Estructura del informe

Resumen

1. Título

2. Introducción

3. Objetivos

4. Teoría

5. Parte Experimental

Materiales y Equipos

Sustancias Empleadas

Procedimiento

6. Procesamiento de Datos

Datos Experimentales

Métodos de procesamiento de datos

Cálculos

Resultados

7. Discusión

Análisis de la validez de método

Errores sistemáticos y aleatorios

Recomendaciones de mejoras de la experimentación

8. Conclusiones

9. Referencias Bibliográficas

b. Guía de Redacción

Resumen

El resumen es la parte final de la redacción del informe, curiosamente este se encuentra

siempre al principio del mismo.

El resumen sirve para indicar a un lector a breves rasgos todos los puntos que se trataron

anteriormente en la realización del informe.

El tamaño del resumen no debe tener menos de 80 palabras y no debe exceder las 110

palabras.

Un resumen debe contener las siguientes partes:


3

¿Qué se hizo?

Se indica cual fue el objetivo primario de la experimentación.

Se determinó…., Se realizó, Se comprobó… (Incorrecto)

Determinación…, Realización…., Comprobación… (Correcto)

¿Cómo se hizo?

Se indica de forma resumida el procedimiento utilizado en la experimentación.

¿Qué se obtuvo?

Se indica que resultados de la experimentación (que definen el propósito) se obtuvieron.

¿Qué se concluye?

Se redacta una conclusión general del experimento, que permita observar la validez del

trabajo realizado (Si cumplió o no con los objetivos y por qué).

1. Título

Es la carta de presentación del informe. Se utiliza para identificar y diferenciar el trabajo

práctico realizado de cualquier otro.

El título debe considerar los siguientes aspectos:

Debe ser conciso, específico.

Debe ser poco extenso (mejor recordación)

Debe ser descriptivo

Se debe evitar que el título comience con: Cuantificación, Determinación,

Experimentación, Comprobación, ya que esto le hace redundante al trabajo práctico.

Se debe evitar colocar abreviaturas o cualquier cosa que no sea evidente para el lector.

Ejemplo:

Determinación del modelo matemático de la viscosidad de la glicerina. (Incorrecto)

Modelo matemático para la viscosidad de la glicerina. (Correcto)

2. Introducción

En esta sección se hace una breve descripción sobre el fundamento teórico del trabajo

práctico a realizar.

Consiste de tres partes: el propósito, la importancia y el conocimiento actual.

El propósito indica la razón o el por qué de la realización del trabajo práctico.

La importancia indica la relevancia del trabajo práctico en una aplicación industrial.


4

El conocimiento actual hace referencia al fundamento teórico aprendido en clases.

3. Objetivos

Es lo que se piensa que se puede obtener, comprobar, analizar de los ensayos.

Por ejemplo, en trabajos experimentales, los objetivos están orientados a comprobar

interacciones de compuestos, fenómenos físicos y químicos.

Se debe evitar que el objetivo trate de alcanzar efectos que no se pueden medir

(entendimiento, aplicación de conocimientos, etc.).

4. Teoría

Está enfocada a dar una idea del fundamento teórico base del experimento a realizar. Es lo

que sustenta, en este caso, lo que está sujeto a comprobación o determinación.

La teoría debe considerar los siguientes aspectos:

Debe ser concisa (fácil lectura, mejor entendimiento).

Debe explicar aspectos no tan evidentes para el lector y que se deben conocer

para comprender de una mejor forma el experimento.

Se debe evitar que la teoría sea redundante sobre el tema.

Se debe evitar que la teoría sea muy específica.


Esta sección está compuesta de 3 partes fundamentales:

Materiales y Equipos

Lista todos los elementos utilizados para que la práctica pueda llevarse a cabo y reproducirse

cuantas veces sea necesario por cualquier persona.

Sustancias Empleadas

Indica todo material químico que se utilizó para que la práctica pueda llevarse a cabo y

reproducirse cuantas veces sea necesario por cualquier persona.

Procedimiento

Es una secuencia de actividades realizadas que permiten ejecutar el experimento mediante el

uso de los materiales, equipos y sustancias mencionadas anteriormente.

El procedimiento debe considerar los siguientes aspectos:

Debe estar redactado en voz pasiva refleja.


5

Debe permitir que la persona que quiere ejecutar el experimento esté en toda la

capacidad de obtener los mismos resultados.

Debe ser claro y específico.

Se debe evitar redactar vivencias personales al realizar el experimento. (colocar en el vaso

de precipitación pero tener cuidado porque se me regó).



En esta parte se registran las mediciones obtenidas de las variables que definen el

experimento al ejecutar el procedimiento.

También pueden existir datos adicionales como constantes, valores tabulados, entre otros,

que se requieren para poder realizar las siguientes secciones del informe.

Métodos de Procesamiento de Datos

En esta sección se hace referencia a los métodos utilizados para el tratamiento de los datos

experimentales obtenidos con el fin de consolidar resultados.

Existen entre otros los siguientes métodos de procesamiento de datos:

Métodos Estadísticos (Promedios, Desviación Estándar, Distribución Normal, etc.)

Métodos de Cálculo (Fórmulas derivadas de la teoría)

Métodos Cualitativos (Observación de propiedades físicas)

Métodos Cuantitativos (Cuantificación de propiedades físicas y químicas)

Cálculos

Con los datos obtenidos y el/los método(s) escogido(s), se procede a obtener resultados que

permitirán definir si los objetivos se cumplieron o no y por qué.

Resultados

En esta sección se publican los resultados obtenidos por el procesamiento de los datos

obtenidos en la experimentación.

7. Discusión

Esta es la parte fundamental del trabajo, aquí se debe tener en cuenta 3 aspectos:


6

Análisis de la validez del método utilizado

Se debe indicar si el método utilizado para la experimentación fue adecuado o no para

obtener los resultados esperados. En caso afirmativo o negativo, se debe argumentar el

porqué de cada decisión.

Errores sistemáticos y aleatorios

Aquí se deben indicar los errores que se observaron en la realización de la experimentación

y en qué grado afectó a los resultados que se obtuvieron, y en qué se evidenció dicha

influencia.

Recomendaciones de Mejoras de la Experimentación

La persona que realizó la práctica, basado en su experiencia puede sugerir mejoras o

cambios en la realización de la experimentación.

8. Conclusiones

Basado en los resultados y la discusión, se analizan las relaciones, los rangos, las

tendencias, las contrastaciones, las semejanzas o las diferencias entre los resultados

obtenidos y lo esperado de la teoría, y otros experimentos u otras mediciones realizadas en

la misma práctica.

Una buena conclusión debe considerar:

Explicar las observaciones realizadas de una forma concisa y fundamentada en la

teoría.

Indicar las relaciones entre las variables o las tendencias de éstas en el

fenómeno observado, cómo afectan, y cómo se evidencian las variables en el

fenómeno.

Se debe evitar concluir que se realizaron las actividades con éxito, o comentar errores,

esto se debe hacer en la discusión.

Se debe evitar explicar tendencias basadas en el modelo matemático solamente, sino

interpretar la influencia de esa tendencia en el fenómeno.

9. Referencias Bibliográficas

Debido a que se hace una consulta de literatura especializada para redactar la teoría y

entender el fenómeno es de vital importancia colocar las citas bibliográficas y bibliografía


7

en un informe. De lo contrario se asume que todo lo que se redactó es de su autoría, lo que

no es cierto y por ende se está cometiendo una COPIA.

Cita Bibliográfica

La cita bibliográfica es una referencia que indica que se tomó textualmente o utilizó el

sentido completo de un texto para incorporarlo en el informe.

Una cita bibliográfica consta de dos partes: La primera es la cita, que va entre comillas en el

texto del informe; y la segunda es la referencia bibliográfica que va ubicada en el apartado

correspondiente.

Una referencia bibliográfica correcta contiene toda la información que más pueda para

permitir que la persona que desee pueda encontrar esta información sin ninguna dificultad.

Una referencia bibliográfica correcta tiene la siguiente estructura:

Nombre del Autor

Título de la Obra

Si se trata de una traducción

Edición o Reimpresión

Editorial

Lugar de Impresión

Fecha de impresión

Página(s)

Ejemplo:

Perry, R., Greene D., Manual del Ingeniero Químico, trad. del inglés, Séptima Edición,

Editorial McGraw-Hill, México, 2010, p.30.

Bibliografía

La bibliografía es el material que se utilizó para sustentar ideas propias redactadas que se

incorporan en el informe.

Estas no se redactan como citas, sino solo como referencias bibliográficas.


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10. Anexos

Artículo referente

Este punto va orientado a un artículo científico publicado acerca del tema de la práctica

realizada , es de vital importancia que se realice un resumen práctico acerca del tema , que

puede ser en inglés, deberá indicar el amplio campo de aplicaciones a nivel industrial del

tema dentro de la ingeniería química, no debe extenderse más de una página y deberá

colocarse la fuente de la cual fue consultado e ir en una hoja de anexos.

Se recomienda que las investigaciones sean actuales .


9

1.2. Ponderación

Las notas de informe están evaluadas sobre 20 puntos y con la siguiente ponderación:

Resumen 3 ptos

Título

Introducción

Objetivos

Teoría 2 ptos ( Incluido referencias bibliográficas)

Parte Experimental

Procesamiento de datos

Tabla de Datos,

Método de procesamiento de Datos 3 ptos

Resultados

Discusión 5 ptos

Conclusiones 5 ptos

Referencias Bibliográficas

Cuestionario

Anexos/Apreciación 2 ptos


10

1.3. Bibliografía Recomendada para el curso

“Los libros me enseñaron a pensar, y el pensamiento me hizo libre.”

Ricardo León

A continuación se recomienda bibliografía que se utilizará durante este periodo, que ayudará al

estudiante a buscar e ir más allá en cada una de sus interrogantes planteadas y en el transcurso

de clases y ensayos de laboratorio.

o Glasstone Samuel, Tratado de Química Física, Aghuilar Madrid, 7a.Ed ,1972

o Juan Ramírez Balderas, Apuntes de Electroquímica II, Instituto Politécnico Nacional Unidad

Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología.

o Nicolás Alonso Vante ,Electroquímica y Electrocatálisis, , volumen 1

o B.B.Damaskin ,Fundamentos de la Electroquímica Teórica, , O.A. Petri, Ed. MIR MOSCU ,

1980. 1986

o Félix Cesáreo Gómez de León Hijes ,Manual Básico de Corrosión para Ingenieros Químicos

,Universidad de Murcia ,España, 2004

o Escrito por C.L. Mantell, Ingeniería electroquímica, Reverte, 1980 - 668 páginas


11

1. REGÍSTRO E INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA DE LABORATORIO

''Nadie es dueño de la verdad, la, única verdad es que todo cambia y eso lo sabemos los

Ingenieros Químicos ''

Ing. Humberto Gonzalez

En esta sección el estudiante encontrará los formatos de cada una de las prácticas a realizarse

durante este periodo, que ayudarán a guiarse y a mirar de una forma holística el contenido en sí

de la cátedra de electroquímica

El estudiante deberá completar la información con los resultados de cada una de las prácticas

experimentales, esto ayudará a buena realización y presentación del informe final con cada

uno de los objetivos planteados.

Además se recomienda la revisión de cada una de las prácticas antes de realizarlas, ya que éstas

proporcionan información y el procedimiento de cada una de ellas para la obtención de mejores

resultados y una mejor experiencia en laboratorio.


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PRÁCTICA 1: EPP, INSTRUMENTACIÓN Y DIAGRAMACIÓN .

1. Introducción

El conocimiento de los Equipos de Protección Personal (EPP) que corresponden a todos aquellos

dispositivos, accesorios y vestimentas adecuadas que debe utilizarse en un trabajo dentro del campo

industrial para protegerse contra posibles lesiones o accidentes, los equipos y diagramación de una

planta, son puntos fundamentales para lograr el adecuado desempeño de un ingeniero químico en su

campo laboral, la industria. Es por ello que es importante familiarizarse con cada uno de

éstos temas, que serán de uso posterior en el ejercicio profesional.

2. Objetivos

2.1. Enseñar al estudiante las normativas de seguridad industrial (equipamiento y simbología ).

2.2. Conocer las secciones del laboratorio de Electroquímica de la Facultad de Ingeniería Química y

cada una de las señalizaciones a tomar en cuenta.

2.3. Relacionar al estudiante con los equipos, materiales y reactivos a ser utilizados para cada una de

las prácticas durante el semestre

3. Notas y Observaciones

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PRÁCTICA 2: LEYES DE FARADAY

1. Introducción

Es de vital importancia abrir el pensamiento a los diferentes campos de aplicación que ofrece la

Ingeniería Química y una forma de empezar y lograrlo es el adiestramiento del estudiante

durante cada una de las prácticas de laboratorio que ofrecerán un mejor desempeño en el

posterior ambiente industrial. Ésta práctica leyes de Faraday es una de las bases

en sí de la ELECTROQUÍMICA y de algunas de las aplicaciones en el mundo del

Galvanizado utilizado para diferentes fines dentro del campo industrial. En esta práctica se

obtendrá conocimiento sobre dicha operación como complemento a los conocimientos

teóricos vistos en clase.

2. Objetivos

2.1. Verificar experimentalmente las dos Leyes de Faraday.

2.2. Determinar experimentalmente la constante de Faraday.

2.3. Comparar la cantidad de masa teórica y experimental depositada en la superficie catódica

3. Teoría

3.1. Leyes de Faraday

3.2. Valencia

3.3. Equivalente Químico

3.4. Corriente Continua

3.5. Corriente Rectificada

3.6. Electrólisis

3.7. Recubrimiento Electroquímico (Tipos de recubrimientos)

3.8. Celdas en Serie


4.1. Materiales y Equipos

4.1.1. Placas de hierro

4.1.2. Lijas


14

4.1.3. Multímetro

4.1.4. Rectificador

4.1.5. Cronómetro

4.2. Sustancias y Reactivos Fórmula

4.2.1. Sulfato de Cobre

4.2.2. Cloruro de Níquel

4.2.3. Hidróxido de Sodio

4.2.4. Ácido clorhídrico

4.3. Procedimiento

4.3.1. Lijar y desengrasar la placa de acero inoxidable con una solución de NaOH al 10%, secar y

pesar.

4.3.2. Armar una celda electrolítica Cu/CuSO4/Ac. Inox. No conectar ningún equipo hasta que se

haya inspeccionado todas las conexiones.

4.3.3. Mantener desconectado el amperímetro y fijar un voltaje de 1,5 voltios en el rectificador.

4.3.4. Conectar el amperímetro y al mismo tiempo encender el cronómetro.

4.3.5. Cronometrar aproximadamente 10 minutos manteniendo estáticos a los electrodos. Se

deben registrar al menos 3 lecturas de corriente para obtener un promedio en cada

experiencia.

4.3.6. Retirar la celda, secar el cátodo y pesar.

4.3.7. Repetir la experiencia en 3 ocasiones con diferentes tiempos.

4.3.8. Repetir el procedimiento anterior por una vez colocando en serie una celda Ni/NiCl2/Cu

dando el mismo tratamiento al cátodo


5.1. Datos experimentales de las variables de trabajo

Tabla 5.1-1

Intensidad (Cu/Cu2SO4/Fe)

Tiempo, s Intensidad, A


15

Observaciones:

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Tabla 5.1-2

Intensidad (Ni/NiCl2/Cu/Cu2SO4/Fe)

Tiempo, s Intensidad, A

Observaciones:

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.1.1. Masa depositada en el cátodo

Tabla 5.1.1-1

Primera Ley De Faraday

n Tiempo, s Corriente, A Masa i, g Masa f, g

1

2

Tabla 5.1.1-2

Segunda Ley de Faraday

N

Tiempos, s

Corriente,

A

Masa i, g Masa f, g

Ni Cu Fe Cu


16

1

2

5.1.2. Datos Adicionales

Tabla 5.1.2-1

Datos del Cobre y Níquel

Peso Molecular (g/mol) Equivalente q (g/Eq-g)

Cu

Ni

Fuente:

5.2. Método de Procesamiento de datos

Para esta práctica se realizará un procesamiento de datos mediante cálculos. Para esto se

proporcionará las respectivas fórmulas para analizar los datos experimentales obtenidos.

5.3. Cálculos

5.3.1. Cálculo de la cantidad de corriente (C) que circuló por el sistema.

5.3.2. Cálculo de la constante de Faraday en base experimental

Md= masa depositada

Mi = masa inicial

Mf =masa final

5.3.3. Cálculo teórico de masa depositada (utilizar F=96500)

5.3.4. Cálculo de porcentaje de error para la masa y para la constante de Faraday


17

Ec: 5.3.4 -1

5.4. Resultados

Realizar un cuadro comparativo de las masas calculadas y las masas depositadas, eficiencia

de la experiencia en cada caso.

Tabla 5.4-1

Primera Ley De Faraday (Cu/Cu2SO4/Fe)

n t, ( s) I, ( A) m (i), g m(f), g m(d) ,g F m(t), g %E

F

%E

masa

1

2

t, ( s) : tiempo en segundos

I, ( A) :Intensidad de corriente , amperios

m (i), g :masa inicial experimental en gramos ( cátodo)

m(f), g :masa final experimental en gramos (cátodo)

m(d), g :masa depositada en gramos ( experimental )

m(t), g :masa depósitada teórica

Tabla 5.4-2

Segunda Ley De Faraday (Ni/NiCl2 /Cu/Cu2SO4/Fe)

n

Masa Teórica,

g %E F %E masa

Cu Fe Cu Fe Cu Fe

1

5.5. Reacciones

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

6. Discusión

Tomar en cuenta las indicaciones descritas al inicio del documento, ésta deberá tener una

redacción mínima de 10 líneas.

Utilizar la información generada en los cuadros de resultados 5.4-1 y 5.4-2 .


18

7. Conclusiones

A partir de los resultados obtenidos y las indicaciones descritas al inicio del documento,

redactar 4 conclusiones precisas.

8. Referencias bibliográficas

8.1. Citas Bibliográficas

8.2. Bibliografía

Toda la bibliografía utilizada para la parte teórica deberá ir aquí y las citas solo pueden ser

de libros.

9. Anexos

9.1. Diagrama del Equipo (Reporte Fotográfico)

9.2. Diagrama de Identificación de Conexiones(Dibujar el diagrama del equipo con las

respectivas cargas)

9.3. Artículo referente

10. Cuestionario

10.1. Describa que sucedió en cada uno de los electrodos.

10.2. Calcule el aumento de peso de una barra de cobre de ¼ de in de diámetro por 2.5 in de

longitud la cual se utiliza como cátodo en una sal de plata haciendo pasar una corriente de

650 mA durante 24h. Cuál será el espesor de la lámina de recubrimiento en mills y en

micras

10.3. Las soluciones con las que se trabajó, una vez terminada la experimentación, se deberán

desecharlas o que tratamiento usted aplicaría para evitar contaminación, si ese fuese el caso.

10.4. Por una tubería de hierro está pasando una corriente de 0,2 (A) que se va al electrolito,

determine la cantidad de Fe que se desprende en 1 año de trabajo.


19

PRÁCTICA 3: Celdas Electroquímicas

1. Introducción

Las celdas electroquímicas, conocidas también como celdas galvánicas o voltaicas, son los

dispositivos en los cuales se dan las reacciones de óxido - reducción que ocurren

espontáneamente, éstas pueden ser utilizadas para generar energía eléctrica, para ello es

necesario que la transferencia de electrones no se realice directamente, es decir, que la

oxidación y la reducción sucedan en espacios separados . Estos dispositivos son el

fundamento de las pilas y baterías que usamos a diario. Esta práctica permitirá

observar al estudiante como los conceptos impartidos en clase sobre celdas electroquímicas,

se pueden evidenciar en la práctica.

2. Objetivos

2.1. Comprobar la transformación entre energía química y energía eléctrica mediante la

formación de diferentes celdas.

2.2. Establecer propiedades y diferencias entre celdas galvánicas y electrolíticas.

2.2.1. Encender un display LED a partir de una celda galvánica.

3. Teoría

3.1. Constituyentes de una celda galvánica y electrolítica

3.2. Diferencias entre celdas galvánicas y electrolíticas ( al menos 4 )

3.3. Potenciómetro qué es? cómo funciona ? Para qué se lo utiliza?

3.4. Reacciones de Óxido-Reducción

3.5. Electrodos de Referencia

3.6. Potenciales de Reducción

3.7. Fuerza electromotriz

3.8. Celdas en serie y en paralelo (diferencias)

4. Parte experimental


4.1.1. Multímetro

http://www.monografias.com/trabajos13/genytran/genytran.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/pila/pila.shtml


20

4.1.2. Electrodos Fe, Zn , Cu

4.1.3. Display LED

4.1.4. Rectificador

4.2. Sustancias y Reactivos

4.2.1. Ácido sulfúrico

4.2.2. Ácido cítrico

4.2.3. Sulfato de cobre

4.3. Procedimiento

4.3.1. Celda Galvánica

4.3.1.1. Armar una celda utilizando como electrolito una solución de ácido sulfúrico al

10%, proveer la instalación de un voltímetro y como electrodos realizar la

combinación de los materiales disponibles. Realizar lecturas de potencial

combinando la polaridad de los materiales. Anotar los voltajes de cada celda para

cada polaridad identificándola con el material.

4.3.1.2. Realizar una tabla de actividades desde el más activo hasta el más noble.

4.3.1.3. Armar una celda galvánica utilizando como electrolito la fruta (limón) y como

electrodos pequeñas barras de zinc y cobre, la lectura del voltaje compara con el

valor obtenido en el primer numeral.

4.3.1.4. Encender un display LED con una de las celdas armadas anteriormente y medir

voltaje y corriente.

4.3.2. Celda Electrolítica

4.3.2.1. Armar una celda utilizando como electrolito sulfato de cobre (CuSO4) y como

electrodos cobre y una placa de acero inoxidable.

4.3.2.2. Conectar con el rectificador apagado y con el nivel mínimo de voltaje y colocar el

amperímetro en serie y el voltímetro en paralelo bajo la supervisión del ayudante.

4.3.2.3. Encender el rectificador observando los instrumentos de media, incrementar el

voltaje y fijarse en el depósito del cátodo. Anotar lo observado.

4.3.2.4. Anotar lo observando indicando potenciales y polaridades.


21

5. Procesamiento de datos

5.1. Datos Experimentales

Realizar una lista de los potenciales obtenidos en cada arreglo y la polaridad de las

celdas galvánicas conseguidas.

Tabla 5.1-1

Datos experimentales

N Combinació

n

Polaridad Ánodo Cátodo V

1 Zn-Cu

2 Zn-Mg

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Observaciones :

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.1.1. Realizar una lista en orden de actividad de los electrodos utilizados

Tabla 5.1.1-1

N Metal


22

1

2

3

4

5

6

5.1.2. Realizar una lista de los potenciales obtenidos de la celda galvánica utilizando

como electrolito el jugo de limón. (o de la fruta deseada)

Tabla 5.1-2

Potenciales Celda galvánica

Electrolito Potencial Ánodo Cátodo

Jugo de xxx

Observaciones:

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------




5.3. Cálculos

5.3.1. Cálculo del potencial de cada celda formada

Ecelda =EReducción cátodo – Ereducción del ánodo Ec: 5.3.1-1

Aplicar para cada una de las celdas formadas .

5.4. Resultados

Tabla 5.4-1

Resultados


23

N Combinació

n

V experimental E ( V)teórico

1 Zn-Cu

2 Zn-Mg

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

5.5. Reacciones

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

6. Discusión



Utilizar la información generada en los cuadros de resultados .

7. Conclusiones




24



8.2. Bibliografía


de libros.

9. Anexos



10. Cuestionario

10.1. Señale las diferencias que fueron notorias en las dos clases de celdas. (Mínimo 4)

10.2. Señale aplicaciones prácticas (4 mínimas para cada caso).

10.3. En qué se basa el funcionamiento de las baterías. Cuáles son los principales tipos de

baterías?

10.4. Cómo funciona una batería de plomo, cómo afecta al medio ambiente, qué soluciones

se puede adoptar para reciclarlas?


25

PRÁCTICA 4: COBREADO

1. Introducción

El tratamiento de las superficies en la industria, es un tema que tiene mucha relevancia, en

aplicación de recubrimientos en equipos , tuberías y otros accesorios en general , para

protegerlos, mejorar sus propiedades o simplemente darles mejores acabados.

La presente práctica se enfocará en el cobreado un tipo de recubrimiento metálico de cobre,

realizado mediante baño electrolítico, que se da sobre piezas metálicas, ya sean de acero, latón,

cobre o zamak, y que sirve para aumentar su resistencia a la oxidación, la corrosión o el

desgaste, mejorar la conductividad y soldabilidad, y para mejorar su aspecto en elementos

ornamentales. Ésta práctica dará un conocimiento más amplio de las diferentes

aplicaciones de la electroquímica en el campo industrial.

2. Objetivos

2.1. Cobrear una placa metálica aplicando las diferentes variables operacionales del proceso

2.2. Conocer los procesos electroquímicos que involucran el recubrimiento de metales

2.3. Identificar las variables a controlar en los procesos de galvanizado

2.4. Comparar cobreado con un baño alcalino y un baño casero

3. Teoría

3.1. Tipos de recubrimientos galvánicos

3.2. Tratamientos de superficies metálicas antes del recubrimiento

3.3. Proceso de recubrimiento de superficies metálicas ( diagrama de flujo)

3.4. Cobreado por el proceso cobre ácido ( incluir variables operacionales)

3.5. Cobreado por el proceso alcalino( Incluir variables operacionales )


4.1. Materiales y equipos

4.1.1. Placas de hierro y de cobre

4.1.2. Multímetro


26

4.1.3. Rectificador

4.1.4. Termómetro

4.1.5. Balanza analítica

4.1.6. Vasos de precipitación

4.2. Sustancias y reactivos Fórmula

4.2.1. Hidróxido de sodio


4.2.3. Baño alcalino de cobreado

4.2.4. Agua destilada

4.3. Procedimiento

4.3.1. Realizar una limpieza mecánica de las diferentes placas a realizar el recubrimiento

4.3.2. Enjuagar las placas metálicas con agua destilada y posterior desengrase con hidróxido de

sodio al 10 % en caliente.

4.3.3. Enjuagar con agua destilada y realizar un posterior decapado de las piezas metálicas con

ácido clorhídrico en caliente

4.3.4. Enjuagar de las placas con agua destilada y posterior secado

4.3.5. Pesar las placas metálicas, registrar datos.

4.3.6. Realizar el recubrimiento en el baño alcalino de cobreado tomando en cuenta las diferentes

variables operacionales en un tiempo determinado.

4.3.7. Una vez realizado el recubrimiento tomar valores de los pesos finales de las diferentes placas

4.3.8. Registrar los valores


5.1. Datos experimentales

Tabla 5-1

Datos experimentales para el baño del cobre alcalino

Masa Inicial Masa final

Fe, g Cu,g Fe, g Cu, g


27

Tabla 5-2

Datos de intensidad de corriente para baño de cobre alcalino

Tiempo, s Corriente, mA Voltaje suministrado,

V

5.1.1. Datos experimentales utilizando un baño casero de CuSO4

Tabla 5.1-1

Datos de masa depositada



Tabla 5.1-2

Datos de intensidad de corriente


V




5.3. Cálculos

5.3.1. Cálculo de la masa depositada de Cu experimentalmente

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.3.2. Cálculo de la masa desprendida de Cu experimentalmente

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------


28

5.3.3. Cálculo de la cantidad de corriente Q

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.3.4. Cálculo de la masa depositada teórica

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.3.5. Cálculo de la eficiencia del baño ( % error de la masa depositada )

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.4. Resultados

Tabla 5.4-1

Resultados

N Tiempo Corriente Masa teórica

depositada, g

Masa experimental

depositada ,g

Eficiencia

del baño

1

2

5.5. Reacciones

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

6. Discusión




7. Conclusiones





8.2. Bibliografía


29


de libros.

9. Anexos



10. Cuestionario

10.1. Describa el proceso de fosfatizado

10.2. Describir el proceso de cobreado alcalino exento de cianuro

10.3. Cuáles son las técnicas de enjuague usadas en la industria de recubrimientos metálicos (

Explique cada proceso e indique las ventajas de usar en el proceso )

10.4. Cuáles son los problemas en los procesos de recubrimiento por cobre ácido, explique cada

factor y de mínimo 2 recomendaciones para cada problema

10.5. Condiciones y beneficios de utilizar una limpieza electrolítica


30

PRÁCTICA 5: NIQUELADO

1. Introducción

Hay que tomar en cuenta que fenómenos básicos como que el ánodo en un sistema será el metal

con que se quiere recubrir la pieza, para que pueda disolverse, oxidarse, cediendo electrones y

aportando iones a la solución a medida que los iones que están presentes en ella, se reducen y se

depositan sobre la pieza a recubrir que funciona como cátodo y que todo éste proceso se da

gracias a la corriente continua que permite la movilización de electrones. Permiten a un

Ingeniero Químico debe partir de aquellos “conceptos básicos” para enfocarse en aplicaciones

reales dentro del campo industrial. El niquelado es una aplicación de celdas

electrolíticas y un tipo de recubrimiento muy utilizado para mejorar la dureza y resistencia a la

corrosión de algunos metales, también se lo utiliza con fines decorativos y una amplia gama de

aplicaciones a nivel industrial. Ésta práctica dará un conocimiento de los fundamentos del

niquelado y ampliará los conocimientos teóricos vistos en clase.

2. Objetivos

2.1. Niquelar una pieza metálica utilizando un baño tipo watts

2.2. Identificar las variables que involucran el niquelado de piezas metálicas a nivel industrial

2.3. Conocer las condiciones para el proceso de niquelado

3. Teoría

3.1. Proceso de recubrimiento con Níquel ( Diagrama de flujo)

3.2. Condiciones operacionales del proceso

3.3. Electroniquelado



4.1.1. Rectificador

4.1.2. Balanza analítica

4.1.3. Multímetro

4.1.4. Vasos de precitación


31

4.1.5. Termómetro

4.1.6. Placas de hierro y de níquel

4.2. Sustancias y reactivos Fórmula

4.2.1. Baño tipo watts




4.3. Procedimiento

4.3.1. Realizar una limpieza mecánica de las diferentes placas a realizar el recubrimiento

4.3.2. Enjuagar las placas metálicas con agua destilada y posterior desengrase con hidróxido de

sodio al 10 % en caliente.

4.3.3. Enjuagar con agua destilada y realizar un posterior decapado de las piezas metálicas con

ácido clorhídrico en caliente

4.3.4. Enjuagar de las placas con agua destilada y posterior secado

4.3.5. Pesar las placas metálicas, registrar datos.

4.3.6. Realizar el recubrimiento en un baño tipo watts tomando en cuenta las diferentes variables

operacionales en un tiempo determinado.

4.3.7. Una vez realizado el recubrimiento tomar valores de los pesos finales de las diferentes placas

4.3.8. Registrar los valores



Tabla 5.1-1

Datos experimentales del niquelo




32

Tabla 5.1-2

Datos de intensidad de corriente del niquelado


V




5.3. Cálculos

5.3.1. Cálculo de la masa depositada de Ni experimentalmente

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.3.2. Cálculo de la masa desprendida de NI experimentalmente

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.3.3. Cálculo de la cantidad de corriente Q

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.3.4. Cálculo de la masa depositada teórica

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.3.5. Cálculo de la eficiencia del baño ( % error de la masa depositada )

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.4. Resultados

Tabla 5.4-1

Resultados

N Tiempo Corriente Masa teórica

depositada, g

Masa experimental

depositada ,g

Eficiencia

del baño

1

2


33

5.5. Reacciones

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

6. Discusión




7. Conclusiones





8.2. Bibliografía


de libros.

9. Anexos



10. Cuestionario

10.1. Cómo actúan los aditivos en el proceso de niquelado brillante. Enumere los aditivos más

utilizados ( min 4 )

10.2. Proponer un procedimiento para niquelado utilizando un baño casero

10.3. Describir las propiedades de los recubrimientos de níquel

10.4. Caracterización tribológica del níquel


34

PRÁCTICA 6: BATERÍAS

1. Introducción

Se debe comprender que la energía no puede ser destruida o creada, pero definitivamente si

puede ser almacenada en varias formas. Una manera de almacenar energía es a través de la

energía en reposo en un químico, que es la base del concepto de las energías fósiles y de las

baterías, que transforman esta energía en electricidad. Hay diferentes campos dentro de la

Ingeniería Química que conducen estas afirmaciones a grandes aplicaciones , mediante celdas

galvánicas , cuyo fundamento es la transformación de la energía química en eléctrica, mediante

reacciones de oxidación-reducción producidas en los electrodos, que generan una corriente de

electrones. Ésta práctica dará un conocimiento del principio de una batería y ampliará los

conocimientos teóricos vistos en clase.

2. Objetivos

2.1. Estudiar el comportamiento de una Batería o acumulador electrolítico.

2.2. Construir las curvas de carga y descarga de una batería

3. Teoría.

3.1. Concepto de Batería

3.2. Baterías Primarias : definición, características generales y Tipos

3.3. Baterías Secundarias :definición , características generales y Tipos

3.4. Baterías de reserve

3.5. Pilas de combustible

3.6. Capacidad , energía y potencia de una batería

3.7. Curvas de carga y descarga de un acumulador



http://www.artinaid.com/2013/04/que-es-la-energia/

http://www.artinaid.com/2013/04/energias-fosiles/

http://www.artinaid.com/2013/04/que-es-la-electricidad/


35

4.1.1. Batería

4.1.2. Lagartos

4.1.3. Multímetro


4.1.5. Cargador de batería

4.2. Sustancias y reactivos

4.2.1. Ácido sulfúrico

4.2.2. Água destilada

4.3. Procedimiento

4.3.1. Preparar 300 ml de una solución de ácido sulfúrico al 37% .

4.3.2. Llenar la solución con mucho cuidado a la batería con un volumen aproximado que cubra

todos los electrodos.

4.3.3. Realizar la carga de la batería registrando valores de carga cada 5 minutos , hasta que la

batería esté completamente cargada

4.3.4. Mediante un artefacto utilizar la batería y registrar valores de descarga cada 5 minutos .

4.3.5. Registrar los valores en una tabla de datos.

4.3.6. Mediante titulación con hidróxido de sodio, medir la concentración final del ácido sulfúrico

dentro de la batería.



Tabla 5-1

Datos de carga

T, min T, (V)

0

5


36

Tabla 5-2

Datos de descarga

T, min T, (V)

0

5

Tabla 5-3

Concentración del electrolito

H2SO4

Concentración Inicial

Concentración final




5.3. Cálculos

5.1. Encuentre la regresión para un proceso de carga y descarga con los datos experimentales

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.2. Calcule el tiempo necesario en el que la batería quedará completamente descargada

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.3. Resultados

5.4. Reacciones

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------


37

6. Discusión



Utilizar la información generada en los cuadros de resultados y en las gráficas

7. Conclusiones





8.2. Bibliografía


de libros.

9. Anexos


9.2. Curvas de carga y Descarga


10. Cuestionario

10.1. Detalle el proceso de descarga de una batería

10.2. Reciclaje de baterías , proponga un proceso factible de recuperación de sus diferentes

elementos


38

PRÁCTICA 7: “ECUACIÓN DE NERNST”

1. Introducción

La ecuación de Nernst es una de las principales y más importantes ecuaciones dentro de los

principios básicos de la electroquímica, es utilizada para hallar el potencial de reducción en

los electrodos en condiciones diferentes a los estándares. La ecuación lleva el nombre en

honor a quien la formuló, el físico-químico alemán Walther Hermann Nernst., ganador del

premio Nobel de Química en 1920. En ésta práctica se despeja las dudas sobre las

aplicaciones de ésta ecuación en distintos fenómenos dentro del campo industrial.

2. Objetivos

2.1. Calcular el potencial de una celda mediante la Ecuación de Nernst

2.2. Determinar el comportamiento de una celda con los valores de Potencial y Energía libre de

Gibbs

3. Teoría

3.1. Ecuación de Nerst (Definición, Utilización, Demostración matemática).

3.2. Factores que influyen en la Ecuación de Nernst.

3.3. Energía Libre de Gibbs (Definición, Utilización, Demostración matemática, Unidades).

3.4. Factores que influyen en la Energía libre de Gibbs (en reacciones redox principalmente).

3.5. Reacciones Reversibles e Irreversibles

3.6. Equilibrio Químico y Principio de Le Chatelier.

3.7. Constantes de equilibrio.




4.1.2. Multímetro

4.1.3. Termómetro

4.1.4. Placas de Fe, Cu, Zn, Ni

http://es.wikipedia.org/wiki/Premio_Nobel_de_Qu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/1920


39

4.2. Sustancias y Reactivos

4.2.1. Sulfato de cobre

4.2.2. Cloruro de cobre

4.2.3. Sulfato de zinc

4.2.4. Sulfato de níquel

4.3. Procedimiento

4.3.1. Experiencia 1

4.3.1.1. Preparar dos soluciones de CuSO4 (ac) 5 % y 1 % respectivamente.

4.3.1.2. Armar las celdas galvánica con Cu y Fe , unidas por un puente salino.

4.3.1.3. Registrar el potencial de la pila

4.3.1.4. Registrar los distintos cambios que se observen en el desarrollo experimental


4.3.2.1. Preparar dos soluciones de CuCl2 (ac) 1M y 0,01 respectivamente.

4.3.2.2. Armar la celda galvánica con Cu y Zn unidos por un puente salino.

4.3.2.3. Registrar el potencial de la pila

4.3.2.4. Registrar los distintos cambios que se observen en el desarrollo experimental


4.3.3.1. Preparar dos soluciones : 0,1M ZnSO4 y 0,05 M de NiSO4

4.3.3.2. Armar una celda galvánica con electrodos de Zn y Ni en sus respectivas soluciones , unidos

por un puente salino

4.3.3.3. Registrar el potencial de la pila y observaciones.



Tabla 5-1



40

Nº ELECTRODOS

ÀNODO/CÀTODO

ELECTROLITO

/CONCENTRACIÒN

E ( V) TEMPERATURA

T (°C)

1

2

3

Observaciones

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------




5.3. Cálculos ( Poner cálculos modelos )

5.3.1. Cálculo potencial estándar para cada celda ( mediante tablas de potenciales de reducción)

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.3.2. Cálculo de la energía potencial para cada celda (Con la Ecuación de Nernst).

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.3.3. Cálculo de la energía libre de Gibbs.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.3.4. Cálculo de la constante de equilibrio.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------


41

5.4. Resultados

Tabla 5.4-1

Resultados

N ELECTROLITO TEMPERATURA

(°C)

POTENCIAL

ESTANDAR

E°

(V)

POTENCIAL

E

(v)

ENERGIA

LIBRE

DE

GIBBS

ΔG°

CONSTANTE

DE

EQULIBRIO

K

5.5. Reacciones

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

6. Discusión



Utilizar la información generada en los cuadros de resultados

7. Conclusiones





8.2. Bibliografía


de libros.


42

9. Anexos



10. Cuestionario

10.1. Una pila galvánica, que trabaja a 25 ºC consta de un electrodo de Zn sumergido en una

disolución 0,1 molar de ZnSO4; y otro de Ni en una disolución 0,05 molar de NiSO4; separados

ambos por una pared porosa y conectados por un conductor externo ¿Cuál será la fuerza

electromotriz de la celda, en circuito cerrado, entre ambos electrodos?.

10.2. Un alambre de hierro está sumergido por un extremo, en un electrolito de iones Fe2+

0,02

molar; y por el otro en un electrolito de iones Fe2+

0,005 molar. Ambos electrolitos están

separados por una membrana porosa. Se pregunta,

¿Qué extremo del hilo actuará como ánodo o se corroerá?.

¿Cuál será la diferencia de potencial entre ambos extremos

10.3. De las siguientes especies químicas: Cl2, H+, Al y H NO3.

¿Cuáles serán capaces de oxidar a los iones bromuro? (suponer concentraciones 1 M).


43

PRÁCTICA 8: CONDUCTIVIDAD EN LIQUIDOS

1. Introducción

Las mediciones de conductividad son ampliamente utilizadas en la industria, por ejemplo, las

medidas de conductividad se utilizan para controlar la calidad de los suministros públicos de

agua, en hospitales, en el agua de las calderas y en las industrias que dependen de la calidad del

agua. A veces, las mediciones de conductividad están vinculadas con otros métodos para

aumentar la sensibilidad de la detección de determinados tipos de iones que actúan como

impurezas aniónicas en el agua . Por eso es de mucha importancia aprender el principio de

la conductividad y ampliar dicho conocimiento durante la experimentación a realizar.

2. Objetivos

2.1. Determinar el factor geométrico para una celda comercial

2.2. Construir una celda para medir conductividades electrolítica

2.3. Determinar el factor deforma de la celda construida

2.4. Medir la resistividad de un electrolito pre determinado

3. Teoría

3.1. Conducción eléctrica y tipos de conductores

3.2. Resistencia y resistividad

3.3. Conductancia y conductividad

3.4. Ley de ohm

3.5. Puente de wheatstone



4.1.1. Celda de Hull

4.1.2. Electrodos de Hierro

4.1.3. Alambre de cobre


44

4.1.4. Multímetro


4.2.1. Agua

4.3. Procedimiento

4.4. Procedimiento con Equipo medidor especializado y celda de resistividad

4.4.1. Preparación de la solución 1 Demal(1 D)

4.4.2. Pesar 191569 g de KCI anhidro en una balanza analítica

4.4.3. Colocar el soluto pesado en un balón y agregar 250 ml de agua destilada

4.4.4. Aforar con agua destilada

4.4.5. Con los datos de la conductividad de la solución Demal a diferentes temperaturas construir

la curva k = f (T).

4.5. Determinación del Factor de área

4.5.1. Llenar la celda con la solución DEMAL (K conocido)

4.5.2. Esperar un momento, para que la solución y la celda lleguen al equilibrio térmico

4.5.3. Medir la temperatura de la celda, y por interpolación de la curva k =f (T), determinar la

conductividad de la solución a este temperatura

4.5.4. Medir la resistencia de la solución DEMAL en la celda

4.5.5. A partir de la resistencia medida y la conductividad calculada, determinar el factor de área

de la celda.

4.5.6. Aplicar tos pasos anteriores para la celda de conductividad construida por el grupo

4.5.7. Llenar con la solución problema cada celda y determinar te resistencia, calcular la

resistividad y con los datos anteriores determinar la conductividad de la solución.

4.6. Procedimiento mediante aplicación de la ley de ohm

4.6.1. Realizar las interconexiones extremas de la celda con la salida del rectificador instalando en

serie un amperímetro CD.

4.6.2. Realizar las conexiones restantes de la celda con un multímetro seteado para Voltios

Corriente Directa.


45

4.6.3. Llenar la Celda con la solución problema y arrancar el rectificador. Tomar datos de Voltios

Corriente directa y

Amperios Comente directa

4.6.4. Regular la salida del rectificador en otro valor de Voltaje CD y realizar iguales pasos

tomando las nuevas lecturas

4.6.5. Calcular los Deltas de Voltaje y de Corriente respectivos

4.6.6. Aplicar la ley de Ohm, para calcular la Resistencia en cada caso R = V/l

4.6.7. Determinar los valores de Resistividad evaluar Conductividad con cada celda de

conductividad.



Tabla5-1

Datos experimentales

Celda comercial Celda construida

Conductividad específica

kcl1 a 0ºC

Resistencia kcl 1(Ω)

Solución problema

Resistencia solución(Ω)

Solución problema

Resistencia solución(Ω)

Resistividad de la solución problema y

temperatura como dato de laboratorio de

aguas





46

5.3. Cálculos

5.3.1. Calcular la conductividad de la solución DEMAL a la temperatura experimental

(Interpolación de la gráfica kkcl1 = f(T) Anexos

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.3.2. Cálculo del factor geométrico de cada celda da conductividad (factor de forma).

F=k KCl1*R

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.3.3. Cálculo de la Resistividad y Conductividad de la solución problema para cada grupo y

en cada celda

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.3.4. Calculo de la resistividad y la conductividad según la ley de ohm

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

6. Discusión




7. Conclusiones





8.2. Bibliografía


de libros.


47

9. Anexos


9.2. Gráfico de determinación de conductividad de la solución DEMAL en función de la

temperatura. (Ver pág. anexos)


10. Cuestionario

10.1. Análisis de los factores geométricos en las celdas de trabajo, criterios

10.2. Análisis comparativos de los valores de Conductividad y Resistividad de la solución

problema

10.3. Aplicación de lo desarrollado en la práctica profesional (Mínimo 2)

10.4. Consultar mínimo 10 sustancias altamente conductoras, conductoras y poco conductoras,

justificar su clasificación


48

PRÁCTICA 9: TRATAMIENTO DE AGUAS POR ELECTROCOAGULACIÓN

1. Introducción

La electrocoagulación ha sido una tecnología emergente desde 1906, con la primera patente

concedida en Estados Unidos. Actualmente es uno de los temas en constante investigación

, ya que es una de las aplicaciones de la electroquímica que ha sido analizada en distintos

campos de la industria para el tratamiento de aguas residuales de diferentes industrias .

Ésta práctica abre un gran campo a la continua investigación de las diferentes aplicaciones

de la electroquímica a nivel industrial.

2. Objetivo

2.1. Analizar la electrocoagulación como aplicación industrial de la electroquímica

2.2. Definir las variables operacionales con las que trabaja el fenómeno de electrocoagulación

2.3. Cualificar y cuantificar las propiedades de un agua residual al cabo de un determinado

tiempo en el electrocoagulador.

3. Teoría

3.1. Grado de contaminación de las aguas residuales de la industria textil en Quito ( Parámetros

de contaminación )

3.2. Variables a controlar durante el proceso de electrocoagulación

3.3. Aplicación de la electrólisis a una emulsión aceite-agua

3.4. Hable de la electrocoagulación como una alternativa para el tratamiento de agua

contaminada con arsénico

3.5. Proceso de eliminación de compuestos orgánicos en aguas residuales por

electrocoagulación (EC)



4.1.1. Electrocoagulador

4.1.2. Termómetro

4.1.3. Multímetro


49

4.1.4. Rectificador


4.2.1. Aguas residuales de la industria textil




4.3. Procedimiento

4.3.1. Desengrasar las placas a utilizar en la celda de electrocoagulación con una solución de

hidróxido de sodio y enjuagar con agua destilada las placas.

4.3.2. Decapar las placas con una solución con ácido y realizar el respectivo enjuague

4.3.3. Colocar las placas en la celda y realizar las respectivas conexiones en serie

4.3.4. Verter agua residual en la celda y Conectar el Multímetro y el rectificador.

4.3.5. Encender el rectificador , regular el voltaje a utilizar y empezar la experiencia

4.3.6. Después de cierto tiempo tomar una muestra del agua ya tratada

4.3.7. Realizar pruebas de demanda química y ph de las muestras de agua ya tratada.

4.3.8. Registrar los resultados.



5.1.1. Datos Iniciales

Tabla 5.1-1

Datos Iniciales

MUESTRA t, min PH COLOR SÓLIDOS

SUSPENDIDOS

DQO

mg/l


50

5.1.2. Variables operacionales

Tabla 5.1.2-1

Variables operacionales

VOLTAJE,

V

INTENSIDAD,

A T, °C

5.1.3. Observaciones

Tabla 5.1.3-1

Observaciones electrocoagulador Batch

Muestra

Tiempo , min Observaciones




5.3. Cálculos

5.3.1. Costos de energía eléctrica

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.3.2. Cálculo de DQO eliminado

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.3.3. En función de la naturaleza de los ánodos , cuantificar la concentración de Fe n+

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------------


51

5.4. Resultados

5.4.1. Datos recogidos después del proceso de electrocoagulación

Tabla 5.4.1.-1

Resultados–Electrocoagulador Batch Muestra 1

Ensayos t, min T , ˚C pH Color

UPC

DQO

mg/l

SST

5.5. Reacciones

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

6. Discusión




7. Conclusiones





8.2. Bibliografía


de libros.


52

9. Anexos


9.2. Diagrama de DQO=f(tiempo)


10. Cuestionario

10.1. Termodinámica del sistema Al- H2O para electrocoagulación

10.2. El uso de un proceso de ozono -electrocoagulación combinado como un pre-tratamiento

para aguas residuales industriales

10.3. Influencia de diferentes combinaciones de electrodos de aluminio y de hierro en la

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