electroqumica

NDICEI.RESUMEN2II.PRINCIPIOS TEORICOS3III.PROCEDIMIENTO Y MATERIALES8IV.TABULACIN DE DATOS EXPERIMENTALES Y RESULTADOS12V.CLCULOS:14VI.DISCUSIN DE RESULTADOS:15VII.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES16a)Conclusiones16b)Recomendaciones16VIII.APNDICE17a)CUESTIONARIO17b)REPORTE19c)OTROS20IX.BIBLIOGRAFA26

I. RESUMENEl objetivo de la primera parte de esta experiencia es estudiar la ecuacin de Nernst, la cual es usada en los casos donde las concentraciones no son las comunes y est fuera de las condiciones estndar utilizadas en una celda galvnica (Zn/Zn+2 (0.1M) // Cu+2 (0.1M) /Cu ) para hallar el potencial de reduccin en este sistema , donde los reactivos usados fueron , el agar-agar.As como tambin el estudio de la Ley de Faraday aplicada en la electrolisis del agua donde se observa que la cantidad de sustancia que se oxida o se reduce en cada electrodo es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que pasa a travs de la disolucin electroltica.

Las condiciones de laboratorio en la que se trabaj fueron temperatura: 23C, presin 756 mmHg, humedad relativa 96%.

Las reacciones de xido-reduccin que ocurren espontneamente, pueden ser utilizadas para generar energa elctrica. Es necesario que la oxidacin y la reduccin sucedan en espacios separados. De esta manera, el flujo de electrones desde el agente reductor hacia el agente oxidante, se traduce en una corriente elctrica, que se denomina corriente galvnica. Las celdas galvnicas se realizan este proceso. Una semicelda consta de una barra de metal que funciona como electrodo y que se sumerge en una solucin acuosa compuesta por iones del mismo metal, provenientes de una sal de ste. Los electrodos de cada semicelda, se comunican a travs de un circuito elctrico externo, por el que viajan los electrones desde el agente reductor hasta el agente oxidante. Estos dispositivos son el fundamento de las pilas y bateras que usamos a diario.Para el caso de la ecuacin de Nernst los potenciales obtenidos fueron:1.083v ([Zn+2] = 0.1M y [Cu+2] = 0.1M), 1.063v ([Zn+2] = 0.1M y [Cu+2] = 0.01M) y 1.043v ([Zn+2] = 0.1M y [Cu+2] = 0.001M); y el error en cada caso fue de 1.545%, 0.7% y -0.19% respectivamente.

Para el caso de la celda electroltica la masa experimental fue g de Hidrogeno y el porcetaje de error fue 21.26%.

Se puede concluir que la diferencia de potencial vara con la concentracin, es decir mientras ms diluida es la solucin, el potencial decrecer.Es recomendable que cuando se prepara las soluciones se debe tener cuidado de hacerlo en recipientes bien limpios, pues el potencial vara con la concentracin.

II. PRINCIPIOS TEORICOSElectroqumica: Electroqumica es una rama de la qumica que estudia la transformacin entre la energa elctrica y la energa qumica. En otras palabras, las reacciones qumicas que se dan en la interface de un conductor elctrico (llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor) y un conductor inico (el electrolito) pudiendo ser una disolucin y en algunos casos especiales, un slido.Si una reaccin qumica es conducida mediante un voltaje aplicado externamente, se hace referencia a una electrlisis, en cambio, si el voltaje o cada de potencial elctrico, es creado como consecuencia de la reaccin qumica , se conoce como un "acumulador de energa elctrica", tambin llamado batera o celda galvnica.Las reacciones qumicas donde se produce una transferencia de electrones entre molculas se conocen como reacciones redox, y su importancia en la electroqumica es vital, pues mediante este tipo de reacciones se llevan a cabo los procesos que generan electricidad o en caso contrario, es producido como consecuencia de ella.En general, la electroqumica se encarga de estudiar las situaciones donde se dan reacciones de oxidacin y reduccin encontrndose separadas, fsicamente o temporalmente, se encuentran en un entorno conectado a un circuito elctrico. Esto ltimo es motivo de estudio de la qumica analtica, en una sub disciplina conocida como anlisis potencimetro.Corriente elctrica y movimiento de iones

Estequiometria de la electrolisis:Las relaciones cunticas entre electricidad y cambio qumico fueron descritas originalmente por Michael Faraday en 1832 y 1833. El trabajo de Faraday se conoce mejor por la referencia a las medias reacciones que ocurren durante la electrlisis. El cambio en el ctodo durante la electrlisis del cloruro de sodio fundido:Na+ + e- -> NaCeldas galvnicas, voltaicas o pilas: Funcionan espontneamente. Utiliza una reaccin qumica para realizar trabajo elctrico. Funcionamiento: Ejemplo:Pila Zn(s) / (a M) // (b M) /Cu (s)nodo (-): Oxidacin: Zn(s) + (ac) + 2e-Ctodo (+): Reduccin + (ac) + 2e- Cu(s)Puente salino o tapn poroso: flujo de iones.Los electrones se mueven a travs del circuito externo desde el lugar de la oxidacin (nodo) hacia el sitio de la reduccin (ctodo).nodo: Electrodo donde ocurre la oxidacin.Ctodo: Electrodo donde ocurre la reduccin.Puente salino: Se compone de un tubo en forma de "U" que contiene una solucin muy concentrada de un electrlito, (por ejemplo: NaNO3(ac), NH4NO3(ac), NaCl(ac), KNO3(ac), entre otros) cuyos iones no reaccionan con los otros iones de la celda ni con el material de los electrodos.El electrlito se suele incorporar en un gel para que la solucin de electrlito no escurra cuando se invierte el tubo en U.A medida que se produce la oxidacin y la reduccin de los electrodos, los iones del puente salino emigran para neutralizar la carga en los compartimientos de la celda.Los aniones emigran hacia el nodo y los cationes hacia el ctodo.De hecho, no se producir un flujo medible de electrones a travs del circuito externo, a menos que se proporcione un medio para que los iones emigren a travs de la solucin de un compartimiento al otro, con lo que el circuito se completa.Celda electroltica:Una celda electroltica consta de un lquido conductor llamado electroltico adems de dos electrodos de composicin similar. La celda como tal no sirve como fuente de energa elctrica, pero puede conducir corriente desde una fuente externa denominada accin electroltica. Se usa en electro deposicin, electro formacin, produccin de gases y realizacin de muchos procedimientos industriales, un ejemplo es la refinacin de metales. Siendo la cantidad producida de cualquier sustancia proporcional a la cantidad de electricidad que atraviesas la celda. Esta relacin fue descubierta por Michel Faraday y resumida en lo siguiente: 96500 Coulomb de electricidad producen un equivalente gramo de determinada sustancia en cada electrodo. Segn Faraday: M = (PE) I t 96500C

Si debido al flujo de la corriente los electrodos se tornan desiguales, es posible que ocurra una accin voltaica.Una celda electroltica se produce una reaccin de descomposicin en base a los electrones que circulan por la solucin electroltica.Unacelda voltaica se produce una reaccin y como consecuencia de esa reaccin se liberan electrones producindose una diferencia de potencial (generas corriente elctrica).Ecuacin de NernstLaecuacin de Nernstse utiliza para calcular elpotencial de reduccinde unelectrodofuera de las condiciones estndar (concentracin 1 M, presin de 1 atm, temperatura de 298Ko 25C). Se llama as en honor al cientfico alemnWalther Nernst, que fue quien la formul en 1889.

Donde: Ees el potencial corregido del electrodo. Eel potencial encondiciones estndar(los potenciales se encuentran tabulados para diferentesreacciones de reduccin). Rlaconstante de los gases. Tla temperatura absoluta (escala Kelvin). nla cantidad de mol de electrones que participan en la reaccin. Flaconstante de Faraday(aproximadamente 96500 C/mol). Ln(Q)es el logaritmo neperiano deQque es elcociente de reaccin.As para la reaccin , la expresin deQes:

Donde [C] y [D] son las presiones parciales y/o concentraciones molares en caso de gases o de iones disueltos, respectivamente, de los productos de la reaccin; [A] y [B] dem para los reactivos. Los exponentes son la cantidad de moles de cada sustancia implicada en la reaccin (coeficientes estequiomtricos). A lassustancias en estado slidose les asigna concentracin unitaria, por lo queno aparecen en Q.Para una reaccin genrica: Se define Q como:

Donde el subndiceinsindica que las actividades son instantneas y no las actividades de equilibrio. Por tanto,no es una constante, sino que est cambiando de forma continua hasta que se alcanza el equilibrio y entonces.El mximo trabajo que puede obtenerse, a presin y temperatura constantes, de una celda viene dado por la variacin de energa libre,

Por otra parte, el potencial de celda se relaciona con la variacin de energa libre mediante la ecuacin:

Dondees 96485 culombios por mol de electrones yes el nmero de electrones asociados al procesoCombinando las dos ecuaciones anteriores se obtiene:

El trminose denomina potencial estndar de electrodo de celda,Por lo que, la ecuacin de Nernst queda:

Como puede observarse, cuando los reactivos y productos tienen valores de actividad tales que , entonces el potencial de celda es igual al potencial estndar. Aproximando la actividad a concentracin molar y teniendo en cuenta que los valores de concentracin son instantneos se obtiene la expresin:

Aplicacin a pilasLafuerza electromotrizde unapilase calcula con la siguiente expresin:

Ambos potenciales de reduccin se calculan con la ecuacin de Nernst, por lo tanto sacando factor comn y operando con los logaritmos se obtiene la siguiente ecuacin:

Dondees la diferencia de potencial corregida de la pila yla diferencia de potencial de la pila en condiciones estndar, es decir calculada con las reacciones tabuladas, sin corregir con la ecuacin de Nernst para electrodos.Simplificacin por temperatura estndarTeniendo en cuenta los valores de las constantes universales R y F en la ecuacin de Nernst, el factor 2,302 para el cambio de logaritmo neperiano a logaritmo decimal y sabiendo que a temperatura estndar de 25 C, la temperatura absoluta es T = 298K la ecuacin se reduce a:

Estas versiones simplificadas son las ms utilizadas para electrodos y pilas a temperatura ambiente puesto que el error que se produce por diferencias entre la temperatura real y la expresada en la ecuacin es despreciable.UnidadesLa unidad del potencial de reduccin se expresa envoltios(V).Las concentraciones no incluyen las unidades, por lo que el argumento del logaritmo es adimensional.Pila DaniellLapila Daniellocelda de Daniell, tambin llamadacelda de gravedadocelda de pata de gallo(llamada as por la forma delelectrododezinc) fue inventada en 1836 porJohn Frederic Daniell, que era un qumico britnico y meteorlogo. Esta pila supuso una gran mejora sobre lapila voltaicaque fue la primeracelda galvnicadesarrollada. Lafuerza electromotriz, o voltaje o tensin terica de esta pila es de 1,10 voltios, y la reaccin qumica que tiene lugar es:Zn(s) +Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s). E=1,10 VLa celda o pila Daniell original consiste de unnododezincmetlico central inmerso en una vasija de barro poroso que contiene una disolucin desulfato de zinc. La vasija porosa, a su vez, est sumergida en una disolucin desulfato de cobrecontenida en una vasija de cobre de mayor dimetro, que acta comoctodode la celda. El uso de una barrera porosa evita que los iones de cobre de la disolucin de sulfato de cobre alcancen el nodo de zinc y sufran una reduccin directa. Esto hara ineficaz la celda porque se llegara al equilibrio, por transferencia directa de electrones entre Zn y Cu2+, sin generar la corriente elctrica que se obtiene al obligar a los electrones a ir por el circuito exterior.

Electrodo (signo)Proceso qumicoHemirreaccionPotencial (V)

nodo (electrodo negativo)Oxidacin del ZnZn(s) Zn2+(aq) + 2 e-E=-0,76 V

Ctodo (electrodo positivo)Reduccin del Cu2+Cu2+(aq) + 2 e- Cu(s)E=+0,34 V

III. PROCEDIMIENTO Y MATERIALESi. MATERIALES:a) InstrumentosFIOLAS

BAGUETA

PIPETAS, PROBETA

CONEXIONES ELCTRICAS

VASOS

LIJA

TUBO EN U

LMINA DE Cu

LMINA DE Zn

TUBO DE VIDRIO

ELECTRODOS METLICOS

MULTMETRO

GASMETRO

b) ReactivosZnSO4 0.1 M

CuSO4 0.1 M

Agar-agar- KCl

Solucin de NaOH 4 N

ii. PROCEDIMIENTO

a) Ecuacin de Nernst

b) Ley de Faraday

IV. TABULACIN DE DATOS EXPERIMENTALES Y RESULTADOS

Tabla N 1 Condiciones de laboratorio

P(mmHg)T()%HR

7562396

Tabla N 2 Datos Experimentales

2.1.- Potenciales de celda a diferentes concentraciones de CuSO4 Molaridad de CuSO4Molaridad de ZnSO4Voltaje

0.10.11.083 V

0.010.11.063 V

0.0010.11.043 V

2.2.- Tiempo en qu se desplaz 20 ml de H2AmperajeVolumenTiempo

0.6 A20 ml3.41 sTiempo promedio3.455

0.6 A20 ml3.50 s

2.3.- Masa desplazado por el H2Masa H2

Tabla N 3 Datos Tericos3.1.- Potencial elctrico a condiciones estndarMolaridad de CuSO4Molaridad de ZnSO4Voltaje

0.10.11.100 V

0.010.11.0705 V

0.0010.11.041 V

3.2.- Masa del H2 desplazadoMasa H2

Tabla N4:Error potencial elctricoValor experimentalValor terico% Error

CuSO4 0.1 M1.0831.1001.545%

CuSO4 0.01 M1.0631.07050.7%

CuSO4 0.001 M1.0431.041-0.19%

Error de potencial de masa de H2Valor experimentalValor terico% Error

21.26%

V. CLCULOS:a) Mediante la ecuacin de Nernst calcule el potencial de la celda para cada par de soluciones, utilice las concentraciones en lugar de las actividades. Repita el clculo teniendo en cuenta los coeficientes de actividad de los electrolitos.

Para Molaridad del CuSO4 0.1 M

Para Molaridad del CuSO4 0.01 M

Para Molaridad del CuSO4 0.001 M

b) Utilizando la Ley de Faraday calcule la cantidad en gramos de hidrgeno liberado en el ctodo y comprtelo con el obtenido experimentalmente Masa terica

Masa experimentalc) Clculo de errores

Para Molaridad del CuSO4 0.1 M

Para Molaridad del CuSO4 0.01 M

Para Molaridad del CuSO4 0.001 M

Masa del hidrgeno

VI. DISCUSIN DE RESULTADOS:

En la primera parte del experimento, la ley de Faraday (celda electroltica), obtuvimos un error relativamente pequeo que fue de 21.26%, ya que tuvimos cuidado en algunos pasos del manual. En la segunda parte del experimento (ecuacin de Nerst) obtuvimos los potenciales tericos utilizando las ecuaciones de Nerst, al compararlos con los potenciales experimentales obtuvimos errores muy pequeos: 1.545%, 0.7% y 0.19% para la concentracin de 0.1 M, 0.01 M y 0.001 M respectivamente; esto se debi a que realizamos una correcta dilucin y por ende las concentraciones son prcticamente exactas de los sulfatos. Los resultados obtenidos al medir las 3 celdas con el voltmetro fueron 1.083v, 1.063v y 01.043v respectivamente donde se puede apreciar que el potencial decrece, mientras ms diluida es la solucin.

VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESa) Conclusiones

Si las soluciones son diluidas, entonces se puede reemplazar en la Ecuacin de Nernst las concentraciones por la actividad, por lo que se tiene que la diferencia entre actividad y molaridad es mnima. El uso del puente salino es importante pues concentra a las 2 soluciones, evita su mezcla adems que elimina completamente el potencial de unin y que la fem medida es simplemente la suma de los 2 potenciales electrolticos. La diferencia de potencial vara con la concentracin, es decir mientras ms diluida es la solucin, el potencial decrecer. La masa desprendida en un electrodo de una solucin es proporcional a la cantidad de electricidad que est pasando.

b) Recomendaciones

Cuando se prepara las soluciones se debe tener cuidado de hacerlo en recipientes bien limpios, pues el potencial vara con la concentracin. Se debe tener mucho cuidado cuando se est efectuando el desprendimiento de hidrogeno, al igualar la presin en la pera y la bureta, as como de medir en tiempo exacto. Se debe ligar el cobre y zinc lo mejor posible para as poder obtener resultados ms exactos. En el proceso de la celda electroltica hay que tener cuidado de conectar los cables positivo y negativo de la fuente en sus respectivos lugares ya que de producirse este error el experimento estara completamente errado.

VIII. APNDICE

a) CUESTIONARIO1. Describa un ejemplo en detalle el diagrama de una celda electroqumica.Una celda electroqumica es un dispositivo capaz de obtener energa elctrica a partir de reacciones qumicas (o bien, de producir reacciones qumicas a travs de la introduccin de energa elctrica, cuando se est cargando la celda). En una celda el agente reductor pierde electrones por tanto se oxida. El electrodo en donde se verifica la oxidacin se llama nodo. En el otro electrodo la sustancia oxidante gana electrones y por tanto se reduce. El electrodo en que se verifica la reduccin se llama ctodo.La corriente elctrica fluye del nodo al ctodo porque hay una diferencia de energa potencial entre los electrodos. La diferencia de potencial elctrico entre el nodo y el ctodo se mide en forma experimental con un voltmetro, donde la lectura es el voltaje de la celda.Un ejemplo comn de celda electroqumica es la pila (por ejemplo, la estndar de 1,5 voltios o la recargable de 1,2), que es una celda galvnica simple, mientras una batera consta de varias celdas conectadas en serie o paralelo.2. Mediante un ejemplo describa la importancia de la segunda ley de Faraday.Segunda ley de Faraday:Si una cantidad de electricidad atraviesa distintos electrolitos, las masas de las sustancias depositadas durante la electrlisis son proporcionales a los respectivos equivalentes qumicosm1/m2 = E1/E2El equivalente qumico de un elemento en un compuesto dado es la relacin entre la masa de un mol de tomos del elemento y el n de oxidacin con que acta en el compuesto.Eq = masa/n de oxidacinEjemplo: calcular el equivalente qumico del calcio en el xido de calcio CaO, del cobre en el sulfato de cobre (II) (CuSO4) y del hidrgeno en el agua.Eq(Ca)= 40 gramos/2=20gEq(Cu) = 63,5g/2= 31,75gEq(H)= 1g/1=1g3. Describa el funcionamiento del electrodo estndar de hidrgeno EEH

Un electrodo estndar de hidrgeno es un electrodo redox que forma la base de la tabla estndar de potenciales de electrodos. Su potencial absoluto se estima en 4.40 0.02 V a 25 C, pero para realizar una base de comparacin con cualquier otra reaccin electroltica, el potencial electroltico del hidrgeno (E0) se fija como 0 en todas las temperaturas.

Los potenciales de cualquier otro electrodo se comparan con el estndar a la misma temperatura.El electrodo de hidrgeno se basa en la semicelda redox:2H+(aq) + 2e- H2(g)Esta reaccin de oxidacin-reduccin ocurre en un electrodo de platino.El electrodo es sumergido en una solucin cida y se bombea hidrgeno gasesoso a travs de l. La concentracin de formas oxidadas y reducidas se mantiene como una unidad. Esto implica que la presin de hidrgeno gaseoso es igual a 1 bar y la concentracin de hidrgeno en la solucin es 1 mol.El uso de platino para el electrodo de hidrgeno se debe a varios factores: Excelente reproduccin del potencial (igual o menor que 10 V) cuando dos electrodos bien construidos se comparan con otros. Capacidad para catalizar la reaccin de reduccin de protones. Alto intercambio intrnseco de densidad para la reduccin de protones. Material inerte, que no se corroe.Esquema de un electrodo estndar de hidrgeno:1.- Electrodo de platino platinizado.2.- Bombeo de hidrgeno.3.- Solucin cida con actividad de H+ = 1 mol kg-14.- Sifn para prevenir la interferencia de oxgeno.5.- Depsito a travs del cual puede conectarse el segundo semielemento de la celda galvnica. Esto crea una conexin de conductividad inica hacia el electrodo de inters.

.b) REPORTE

c) OTROSPROCESOS INDUSTRIALES ELECTROQUMICOSExisten diversas aplicaciones de la Electroqumica Industrial. Algunos de los procesos ms importantes en el mbito industrial son: En la obtencin de hidrogeno y oxgeno. Algunos aparatos elctricos necesitan aluminio y titanio, la electroqumica es utilizada en el proceso de galvanizacin de dichos. Las pilas elctricas El alcoholmetro es un aparato elctrico, en el mecanismo de los alcoholmetros, la electroqumica se hace presente, donde un metal se oxida mediante electro deposicin y se detecta el nivel de alcohol de los conductores ebrios gracias a la redox del etanol. Las investigaciones neurolgicas requieren de aparatos elctricos que a su vez miden la energa elctrica generada por el movimiento de los iones de sodio y potasio hacia dentro y hacia afuera de las clulas, lo cual es un proceso electroqumico. Electrocoagulacin de aguas residuales industriales Electro-flotacin de aguas residuales industriales Tecnologas de oxidacin avanzada. Oxidacin-Reduccin Electro-remediacin de suelos Electrnica de control Telecomunicaciones Electrnica de potencia Galvanostegia Refinado electroltico de metales Obtencin electroltica de metales Electrlisis de haluros o halidos alcalinos Electrlisis de sales fundidasLa cantidad de descomposicin qumica para realizar estos procesos industriales, est determinada por las dos leyes de Faraday (en honor a Michael Faraday) que resumimos en la siguiente ecuacin.

En la expresin anterior:m = masa depositada en los electrodos o disuelta de los electrodos.Mm = masa molar de la especie depositada o disuelta de los electrodos.= nmero de electrones envueltos en la semirreaccin catdica o andica por mol de sustancia depositada o disuelta de los electrodos. = rendimiento de corriente para el electrodo.F = constante de Faraday.I = intensidad de corriente en ampere (A).t = tiempo en segundos (s).

EjemploAsuma que para recubrir el anillo mostrado en la figura anterior con cobre, hacemos pasar por la celda una corriente de 3A con una eficiencia del 90% durante 1h. Calcular la masa de cobre que se disuelve del nodo.Solucin:En el nodo ocurre la siguiente semirreacin:Cu(s) = Cu2+(aq) + 2e-Aplicando las leyes de Faraday dadas arriba, tenemos:(63,546 g de Cu x 0,90 x 3A x 3600s/96485C x 2) = 3,20 g de CuEl ejemplo anterior es una galvanostegia. La galvanostegia consiste en la produccin de pelculas metlicas sobre un objeto de metal. En general, el proceso se realiza para producir piezas decorativas o aumentar la resistencia de un material a la corrosin. El materia a recubrir se utiliza como ctodo y el material recubridor como nodo, pero tambin se puede utilizar un nodo insoluble inmerso en una solucin del ion recubridor.Otra aplicacin importante de la electrlisis de soluciones acuosas de haluros alcalinos, es la electrlisis del NaCl para la produccin de cloro y sosa custica. Las celdas para electrlisis utilizadas en las plantas modernas de cloro-lcali, estn basadas en tecnologa de membrana. Un ejemplo se muestra en la siguiente figura.Semirreaccin catdica: 2H2O(l) + 2e- = H2(g) + 2OH-(aq)Semirreaccin andica: 2Cl-(aq) = Cl2(g) + 2e-

Otros procesos para la obtencin de cloro, hacen uso de celdas de mercurio. Las siguientes dos figuras muestran el tipo de celda utilizado.En general la obtencin electroltica de metales envuelve las siguientes etapas: Disolucin del metal contenido en el mineral Purificacin de la disolucin Electrodeposicin del ion metlico sobre un electrodo apropiado. Regeneracin del electrolito Reutilizacin del electrolitoMetales como Cu, Cd, Sb, Co, Fe, Mn y otros han sido obtenidos electrolticamente.El mejor ejemplo para la electrlisis de sales fundidas es la electrlisis de almina.

El reactor donde se desarrolla el proceso, usualmente conocido como celda o cuba de electrlisis, es un recipiente de aproximadamente y dependiendo de la tecnologa de produccin utilizada, 4.5 m de ancho por 8.5 m de largo por 1.5 m de altura, conformado por carbn y material refractario, soportados externamente por una rgida estructura de acero. En dicho reactor pueden distinguirse desde arriba hacia abajo cuatro elementos constitutivos bien diferenciados: nodos de carbn (polo positivo); mezcla de sales fundidas; aluminio lquido y ctodos de carbn (polo negativo). Al atravesar el bao electroltico la corriente produce la descomposicin de la almina disuelta en aluminio metlico y oxgeno. El aluminio metlico obtenido se deposita en el fondo de la cuba, mientras que el oxgeno generado consume el carbn de los nodos produciendo dixido de carbono. Peridicamente, el aluminio obtenido en cada celda de electrlisis se extrae de la misma por succin. Este proceso se denomina proceso Hall-HeroultSemirreaccin catdica: Al3+ + 3e- = Al(l)Semiorreaccin andioca: C(s) + 2O2- = CO2 + 4e-

Refinado de MetalesRefinado Electroltico: estos mtodos se utilizan para refinar el plomo, el estao, el cobre, el oro y la plata. La ventaja de extraer o refinar metales por procesos electrolticos es que el metal depositado es de gran pureza.I) Plomo: Una fuente importante de obtencin de plomo son los materiales de desecho industriales, que se recuperan y funden. El plomo en bruto suele purificarse removiendo plomo fundido en presencia de aire. Los xidos de las impurezas metlicas suben a la superficie y se eliminan. Los grados ms puros de plomo se obtienen refinando electrolticamente. II) Estao: El estao ocupa el lugar 49 entre los elementos de la corteza terrestre. El mineral principal del estao es el SnO2 (casiterita). En la extraccin de estao,primero se muele y se lava el mineral para quitarle las impurezas, y luego se calcina para oxidar los sulfuros de hierro y de cobre. Despus de un segundo lavado, se reduce el mineral con carbono en un horno de reverbero; el estao fundido se recoge en la parte inferior y se moldea en bloques conocidos como estao en lingotes. El metal obtenido se purifica por fusin, liberndolo de su principal impureza: el hierro, alcanza as una pureza del 90%. Luego se lo refina electrolticamente.

III) Cobre: El cobre puede encontrarse en estado puro, frecuentemente se encuentra agregado con otros metales como el oro, plata, bismuto y plomo, apareciendo en pequeas partculas en rocas, aunque se han encontrado masas compactas de hasta 420 toneladas.. Este metal puede galvanizarse fcilmente como tal o como base para otros metales. El cobre ocupa el lugar 25 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. La metalurgia del cobre vara segn la composicin de la mena. Las menas ms importantes, las formadas por sulfuros, no contienen ms de un 12% de cobre, llegando en ocasiones tan slo al 1%, y han de triturarse y concentrarse por flotacin. Los concentrados se funden en un horno de reverbero que produce cobre metlico en bruto con una pureza aproximada del 98%. Este cobre en bruto se purifica posteriormente por electrlisis, obtenindose barras con una pureza que supera el 99,9 por ciento.Para refinar el cobre bruto se emplea el mtodo electroltico. Se coloca al cobre bruto como nodo, en una cuba electroltica que contiene una solucin de CuSO4. El sulfato cprico se disocia de la siguiente forma:CuSO4 Cu++ + SO4=El polo negativo o ctodo, est constituido por lminas de cobre puro.Al circular la corriente, los cationes cobre se dirigen al ctodo, donde se reducen, captando electrones y depositndose como cobre metlico, mientras los iones sulfato se dirigen al nodo y reaccionan con el cobre impuro, formando sulfato cprico, que vuelve a la solucin.Ctodo:Cu++ + 2e- CuAnodo:SO4= - 2e - SO4Reaccin global:SO4 + Cu CuSO4IV) Oro: El oro se encuentra en la naturaleza en las vetas de cuarzo y en los depsitos de aluviones secundarios como metal en estado libre o combinado. Est distribuido por casi todas partes aunque en pequeas cantidades, ocupando el lugar 75 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. Casi siempre se da combinado con cantidades variables de plata.El cianuro de oro y potasio se utiliza para el dorado electroltico. El oro se extrae de la grava o de rocas trituradas disolvindolo en disoluciones de mercurio (proceso de amalgama) o de cianuro (proceso de cianuro). Algunas menas, sobre todo aqullas en las que el oro est combinado qumicamente con teluro, deben ser calcinadas antes de su extraccin. El oro se recupera de la solucin electrolticamente y se funde en lingotes. Para que una roca sea rentable debe contener un mnimo de una parte de oro por 300.000 partes de material desechable. El oro puro es el ms maleable y dctil de todos los metales, puede golpearse con un martillo hasta conseguir un espesor de 0,000013 cm y una cantidad de 29 g se puede estirar hasta lograr un cable de 100 km de largo.

V) Plata: La plata ocupa el lugar 66 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. No existe apenas en estado puro. La plata pura tambin se encuentra asociada con el oro puro en una aleacin conocida como oro argentfero, y al procesar el oro se recuperan considerables cantidades de plata. La plata est normalmente asociada con otros elementos (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 la produccin mundial de plata se obtiene como subproducto al procesar dichas menas. En 1993, 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 horno para 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. En el proceso de amalgamacin, se aade mercurio lquido a la mena triturada, y se forma una amalgama de plata. Despus de extraer la amalgama de la mena, se elimina el mercurio 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 despus se precipita la plata poniendo la disolucin en contacto con cinc o aluminio. La plata impura obtenida en los procesos metalrgicos se refina por mtodos electrolticos.

IX. BIBLIOGRAFA

Pons Muzzo Gastn. Fisicoqumica. Sexta edicin Angiolani, Argeo. Introduccin a la qumica industrial. Andrs Bello. Fisicoquimica, 6ta Edicion - Peter William Atkins Fisicoqumica. Ira N. Levine. 5ta Edicin.

FII UNMSMlABORATORIO DE fISICOQUMICA15