INSTITUTO POLITÉCNICONACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS. PRÁCTICA 2: LEYES DE FARADAY NOMBRE FIRMA Calva Rubio Miriam Itzel Carrasco Maldonado Yesenia García Pérez Isela María Terrazas Guzmán Israel Laboratorio de electroquímica y corrosión Departamento de Ingeniería Química Petrolera Profesor: Ing. Roberto Casillas Muñoz EQUIPO 2 2PM51 1 es dependiendo del método de determinación cuantitativa que se utiliza.OBJETIVOS GENERALES: 1° Aplicar de manera experimental las leyes que rigen la electrolisis. Volumen y Titulación) 3° Calcular la eficiencia para cada Coulombimetro OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 1° Comprobar las dos leyes de la electrolisis: • Primera: Si la masa de una sustancia depositada es directamente proporcional a la cantidad que pasa a través de una solución • Segunda: Para una cantidad de electricidad la masa de una sustancia depositada es directamente proporcional a su peso equivalente 2° Aprender a utilizar los tres tipos de Coulombímetros (Peso. 2 . 2° Aprender a utilizar los tres tipos de Coulombímetros (Peso. 3° Obtener mediante experimentación los valores que nos ayuden a conocer mediante cálculos los valores de la eficiencia para cada Coulombímetro. Volumen y Titulación) y conocer que la nominación que se les da a cada uno. q: F=qN_A=96485. es directamente proporcional a su peso equivalente. Existen numerosas causas para la desviación del valor teórico. en 1834: Primera: La masa de una sustancia depositada o liberada en un electrodo mediante electrolisis. siendo estas sustancias las obtenidas directamente de la transferencia de electrones en la interface metal/solución.3384 C/g eq (96 485. De acuerdo con estas leyes. se produce un gramo equivalente de la sustancia formada en el electrodo. es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que pasa a través de la solución. las masas de los productos de la electrolisis están relacionadas con la cantidad de corriente que se hace pasar por la celda electrolítica. Bajo ciertas circunstancias las desviaciones pueden 3 . conocida esta cantidad como la constante de Faraday (F). 2) no se consumen todos los reactivos. En la practica la carga total consumida durante la electrolisis se calcula con la siguiente ecuación. Estas leyes son validad para los productos Primarios de la electrolisis. Q=∫_0^t▒I(t)dt Al mantener el amperaje constante tenemos: Q=It [=] C (coulomb) La constante de Faraday (F).3383 C/mol Las leyes de Faraday nos dan un valor teórico de la masa producida por una cantidad específica de carga que pasa. y son independientes de la temperatura y presión. Na y la carga unitaria del electrón. es equivalente a la carga asociada con una cantidad unitaria de electrones (unidades de C/mol). o 4) algo de material solido se desprende. Al paso de 96 485. es decir es igual al producto de la constante de Avogadro. MARCO TEÓRICO Dos leyes básicas rigen la electrolisis y fueron descubiertas y enunciadas por Michael Faraday. Las leyes se aplican tanto a soluciones electrolíticas como a sales fundidas. Segunda: Para una cantidad de electricidad dada. la masa de una sustancia depositada o liberada durante la electrolisis. 3) el proceso electroquímico no es el proceso que realmente ocurre.3383 C/mol). y las causas pueden considerarse como: 1) algo de la carga se consume en procesos parásitos. nominación que se les da dependiendo del método de determinación cuantitativa que se utiliza para los productos de las reacciones de óxido – reducció 4 . como se muestra en las siguientes reacciones: 〖Cu〗^(++)+2e^. la conversión de un metal en un ion (d) o la producción de un líquido €.(c) Ag□(→┬ ) 〖Ag〗^++1e^. (d) 〖2I〗^+ □(→┬ ) I_2+2e^. pudiendo ser: de peso.174〖cm〗^3 de mezcla de gas detonante H_2 y O_2 (2:1) Como producto de las reacciones electroquímicas sobre los electrodos se pueden producir sustancias solidas como el depósito de Cu (a).□(→┬ ) Cu (a) H^++1e^. Cl2 (b). Particularmente. H2. el desprendimiento de un gas.O2. la oxidación o reducción de un ion que permanece en solución (c). (e) A escala laboratorio se dispone de un sistema electroquímico que permite medir con precisión la cantidad de producto primario y se conoce como COULOMBÍMETRO. mezcla conocida como “gas detonante” y si se considera su formación a condiciones normales cuando se hacen pasar 96500 C es posible establecer la siguiente relación: I C produce 0. de volumen o de titulación.□(→┬ ) □(1/2) Cu (b) 〖Fe〗^(++) □(→┬ ) 〖Fe〗^(+++)+1e^. pero más frecuentemente las desviaciones proveen una medida de la eficiencia del proceso. cuando se efectua la llamada “electrolisis del agua” se producen los gases de H2 y O2 en una proporción volumétrica 2:1.dar una pista de los procesos parásitos. llenar hasta la marca Coulombimetro Agregar de solución de titulación yoduro de potasio Conectar los tres coulombimetros en serie Registrar voltaje e Conectar a una FEM intensidad cada 30 seg Cuando en el coulombimetro volumétrico llegue a la Pesar el ánodo marca.DESARROLLO EXPERIMENTAL Secar y pesar las láminas de cobre Lavar y lijar las Preparar los láminas de cobrecoulombimetros Agregar solución de Coulombimetro de sulfato de cobre Agregar solución de NaOH. apagar la FEM 5 . colocar el Coulombimetro coulombimetro volumétrico Con el succionador. vire de café a gastado transparente MATERIALES Y REACTIVOS SUSTANCIA FUNCIÓN 6 .Preparar una solución Agregar 3 gotas de de tiosulfato 0.1N almidón Verter la solución del coulombimetro de titulación en un vaso de precipitados Medir el volumen Titular. Forma cristales azules. SODIO galvanoplastia y extracción electrolítica. es un reductor débil. Sal cristalina. buen conductor de electricidad COBRE Es una celda electrolítica y la medición es hecha por el eso del COULOMBIMETRO elemento depositado o liberado DE PESO en el cátodo en un tiempo específico. COULOMBIMETRO VOLUMETRICO 7 . MATERIAL FUNCIÓN Metal de transición. Se utiliza como reactivo o solución volumétrica (con una normalidad de 0.10584) para TIOSULFATO análisis cuantitativos o valoraciones. se usa para fabricar jabones. COBRE recubrimientos de cobre ácido por electrodeposición Base química. se YODURO DE utiliza para yodometría y otras POTASIO técnicas analíticas. pinturas y productos de petróleo. crayón. pape. es fácilmente oxidado por otros elementos. Contiene una disolución de hidróxido de sodio y electrodos de platino. explosivos. solubles en agua y metanol. Es usado SULFATO DE para baterías eléctricas. También se usa en HIDROXIDO DE el revestimiento de óxidos. 2632g Masa final del electrodo de Cu 14. Se suele utilizar para las pipetas y para SUCCIONADOR los cuentagotas. El voltámetro de Hofmann se utiliza como una demostración de los COULOMBIMETRO principios estequiométricos.2759g 8 .3ml ΔVolumen 9. CAIMANES TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES Volumen inicial 11. Los más pequeños a menudo se usan para las puntas de los dispositivos de pruebas.6ml Masa inicial del electrodo de Cu 14. DE TITULACIÓN como la razón de los volúmenes de los gases hidrógeno y oxígeno Su función es succionar un líquido. 77 z 2 geq .54 PA geq .06A Tiempo 11.Q.06 A )∗( 673.= = =31.5g/mol SECCIÓN DE CÁLCULOS . Qp = Carga real [=] C E. g E .COULOMBÍMETRO DE PESO Nomenclatura: Mr = masa real [=] g Mt = masa teórica [=] g I = Intensidad [=] A t = tiempo [=] s ɳ = Eficiencia [=] % F = Constante de Faraday [=] C/g-eq. z = valencia Qp=I∗t=( 0.3920 C g 63. Intensidad de corriente . = 96500 C/g-eq PA Cu = Peso atómico del Cobre [=] g/g-eq = 63.= Equivalente Químico [=] g/g-eq.Q .54 g/g-eq. 9 .22min Normalidad del tiosulfato 0.1N PM Cu 63.2 s ) Qp=40. Q .2 s )∗(31. Mt= = =0. Mr 0.0133 g F g 96500 geq .0133 g Reacciones llevadas a cabo * Disociación −¿+ H 2 O 2+¿+ SO ¿4 CuS O 4 + H 2 O →Cu¿ * Redox −¿ → Cu(so ) 2+¿+2 e ¿ Cu¿ −¿ + ¿+SO ¿4 ¿ H 2 S O4 → 2 H −¿ 1 +¿+ O +2 e¿ 2 2 H 2 O→ 2 H ¿ .5033 Mt 0.77 ) I ∗t∗E . geq .Mr = 0.COULOMBÍMETRO DE VOLUMEN 10 .0127 g g ( 0.0127 g ɳ= × 100= × 100=95.06 A )∗( 673. =0.0282 mL V real 6.6732 mL ( T +273 )∗(760) ( 25+ 273 )∗(760) V teo.174∗40.3920 C=7.174∗Qp=0.6 mL )∗( 585 mmHg−18 mmHg )∗273 V real= = =6.0282 mL Reacciones llevadas a cabo * Disociación −¿ +¿+OH ¿ NaOH → Na¿ * Redox 11 .9492 V teo 7.6732 mL ɳ= × 100= × 100=94.Nomenclatura: V1 = Volumen a condiciones de la Ciudad de México [=] mL V real = Volumen corregido a CN [=] mL P = Presión de la Ciudad de México [=] mmHg = 585 mmHg Pv = Presión de vapor [=] mmHg = 18 mmHg I = Intensidad [=] A t = tiempo [=] s ɳ = Eficiencia [=] % T = Temperatura Ambiente [=] ºC = 25ºC V 1∗( P−Pv )∗273 ( 9. 05315838 gr 96500 12 .392 ( 127 ) mT = =.1 N ) ( 127 )=25.4 mgr=. o −¿ → Na + H 2 O +¿+1 e ¿ Na¿ −¿ +¿+OH ¿ H2O → H¿ -COULOMBÍMETRO DE TITULACIÓN Reacciones −¿ +¿+ OH ¿ −¿+ H ¿ 1) +¿+ I ¿ KI + H 2 O→ K ¿ 1 −¿ → ↑ 2 H2 2) +¿+ 1e ¿ H¿ −¿+ 1/2 I 2 3) −¿ →1 e ¿ I¿ mRI =Vg Tiosulfato ( N Tiosulfato ) ( EQ ) 127 EQ= =127 1 mRI =2ml ( .0254 gr 40. 7817 .0133 0.0532 COULOMBÍMETRO DE VOLUMEN Volumen Real [=] mL 6.0282 13 .0254 mgr η= ∗100=47. .0127 0.0531 mgr TABLAS DE RESULTADOS COULOMBÍMETRO DE PESO DE TITULACIÓN Masa Real [=] g 0.0254 Masa Teórica [=] g 0.6732 Volumen Teórico [=] mL 7. Medimos el volumen inicial del culombímetro de volumen y lo registramos. Lijamos los electrodos para después pesarlos y anotar la masa inicial y los pusimos el culombímetro de peso. hubo un poco de dificultad en hacer subir la solución en el culombímetro de volumen.9492 47. Se conectó el sistema a una fuente de corriente directa y registramos cada 30 segundos el voltaje y la intensidad de corriente.1 normal de tiosulfato para después titular el Iodo y medir el volumen gastado del tiosulfato para realizar los cálculos.7817 OBSERVACIONES Primero preparamos la experimentación armando el sistema de culombímetros. COULOMBÍMETRO DE PESO DE VOLUMEN DE TITULACIÓN RENDIMIENTO [=] % 95. Después de apagar la corriente directa procedimos a preparar una solución 0. 14 .5033 94. Medimos el volumen final del electrodo de cobre para medir la cantidad de masa depositada. 06 Amperes: ++¿+O2 +¿ →Cu¿ Cu¿ 15 . el ácido tiene la función de evitar el depósito de óxido cuproso. de peso.0127 gramos en un tiempo de 11. En el coulombimetro de peso la solución de sulfato de cobre también contenía ácido sulfúrico y alcohol. en este arreglo se hace pasar una cantidad de electricidad por los tres coulombimetros. la masa real depositada en el cátodo fue de 0. debido a la masa depositada en el cátodo.7 Volts y una resistencia de 0. mientras que el alcohol evita la oxidación debida al oxigeno del aire. de titulación y volumétrico. los electrodos de este coulombimetro deben de estar limpios y secos.CONCLUSIÓN POR: Calva Rubio Miriam Itzel El arreglo en serie de los distintos coulombimetros. pues el cátodo debe ser pesados antes y después del paso de corriente. se rige por las leyes de Faraday.22 minutos con una diferencia de potencial de 30. podemos decir que los lectrodos del coulombimetro de peso son activos. Por ultimo en el coulombimetro de titulación lo que se busca es obtener la cantidad de Iodo liberado en uno de los electrodos. esto debido a que las posibles reacciones secundarias también consumen energía por lo que no es posible obtener una eficiencia de 100%. este gas de 1/2H2 esta medida debe realizarse a condiciones normales.Por otra parte en el coulombimetro de gas detonante tiene electrodos inertes. en este caso el Iodo se produjo en el ánodo de platino. pues en el ánodo es en donde se producen halógenos y óxidos. volumen y de titulación pudimos claramente comprobar las leyes de Faraday que rigen el fenómeno electrolítico. nos permitió constatar que la masa de cobre depositada en el electrodo es directamente proporcional a la cantidad de electricidad suministrada al sistema y a su peso equivalente. teniendo −¿ +¿+ I ¿ presencia la reacción en el ánodo: KI → K ¿ ° −¿+ I 2 Ánodo −¿ → 2 e¿ 2I¿ Para determinar la eficiencia de este último coulombimetro fue necesario realizar una titulación con tiosulfato usando almidón como indicador. la diferencia de volúmenes representa la formación de gas detonante. con lo cual se comprueba a su vez la segunda ley de Faraday. MIRIAM ITZEL CALVA RUBIO CONCLUSIÓN POR: Carrasco Maldonado Yesenia Mediante el experimentación llevada a cabo con los coulombímetros en serie de peso. A través del coulombímetro de peso que trabajó con una solución de CuSO4. 16 . se obtuvo una eficiencia de 47% siendo muy baja en comparación con los otros dos coulombimetros en los que obtuvo una eficiencia de 95% pues la carga teórica es menor a la que se tuvo en la experimentación. sulfato de cobre. 0254 g queda muy debajo de la masa que se esperaba obtener de 0. pudimos determinar la masa o volumen producida por el culombímetro dependiendo del tipo. Aprendimos la manera a utilizar y armar los tres tipos de culombímetros de peso.0282 mL. situación que se atribuye a una titulación incorrecta que diera pauta a un valor erróneo de volumen titulado de Tiosulfato.0133 g fue casi cubierta en el experimentación con una masa de 0. masa y titulación con el fin de comprobar mediante cálculos la eficiencia que presentan ya sea con la relación de masa o volumen. lo que nos dio también un buen rendimiento con un valor de 94. lo que significa que este coulombímetro tuvo un excelente rendimiento con una eficiencia del 95.0532 g. ISELA MARÍA GARCÍA PÉREZ 17 .9492 %.7817 % ya que la masa real obtenida de 0.6732 mL.Haciendo una análisis de los rendimientos presentados se concluye que para el coulombímetro de peso la masa que se esperaba ser depositada de 0. Por otro lado el coulombímetro de volumen se estimaba un volumen de 7. y en forma real se obtuvieron 6. YESENIA CARRASCO MALDONADO CONCLUSIÓN POR: García Pérez Isela María Se comprobaron mediante la experimentación las leyes de Faraday las cuales son unas de las más exactas que existen. Mientras que en el coulombímetro de titulación se obtuvo un rendimiento bajo de 47.0127 g.5033 %. pdf http://quimicaredox. de peso. los principales gases producidos por las reacciones eran hidrógeno y oxígeno. los electrodos de cobre son menos precisos que los de plata.unam.CONCLUSIÓN POR: Terrazas Guzmán Israel En esta práctica trabajamos con tres tipos de coulombímetros. esto se podía observar por las burbujas que se formaban. volumen y titulación.7%.mx/amyd/archivero/LEYESDEFARADAYYPESOSEQUIVAL ENTES_22847.mx/2007/11/procesos-electrolticos. en este la medición es hecha por el peso del elemento depositado en el electrodo.5%.com/cxfwikcbj0eb/untitled-prezi/ http://depa. las soluciones eran sulfato de cobre II para el de peso.9% yen el de titulación se obtuvo una baja eficiencia de 47. En el coulombímetro de peso se obtuvo una eficiencia del 95.html 18 . En el coulombímetro de volumen se obtuvo una eficiencia de 94. los cuales tenía distintos tipos de solución las cuales determinaban las diferentes reacciones ocurridas en los coulombímetros. tal vez eso ocasionó que la eficiencia ni se acercara más al 100%.fquim. hidróxido de sodio para el de volumen y yoduro de potasio para el de titulación. ISRAEL TERRAZAS GUZMÁN BIBLIOGRAFÍA https://prezi.blogspot. 19 .