UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA

INTRODUCCIONEn este trabajo que presentamos, pretendemos exponer una breve resea sobre la electrolisis para poder ampliar nuestros conocimientos en el rea de la qumica. Para poder hacer este trabajo tuvimos que indagar acerca de le electroqumica, rama de la qumica que estudia las reacciones qumicas producidas por accin de la corriente elctrica (electrlisis) as como la produccin de una corriente elctrica mediante reacciones qumicas (pilas), en pocas palabras, es el estudio de las reacciones qumicas que producen efectos elctricos y de los fenmenos qumicos causados por la accin de las corrientes o voltajes. Las Reacciones Qumicas que intervienen en estos procesos son de tipo redox.Todas las reacciones qumicas son fundamentalmente de naturaleza elctrica, puesto que hay electrones involucrados en todos los tipos de enlaces. Sin embargo, la electroqumica es primordialmente el estudio del fenmeno de oxidacin y reduccin.Las relaciones entre cambios qumicos y energa elctrica tienen importancia terica y prctica. Las relaciones qumicas pueden utilizarse para producir energa elctrica (en pilas que se llaman pilas voltaicas o galvnicas). La energa elctrica puede utilizarse para realizar transformaciones qumicas (en pilas electrolticas). Adems el estudio de los procesos electroqumicos lleva a la comprensin y a la sistematizacin de los fenmenos de oxidacin, reduccin que ocurre fuera de las pilas.

OBJETIVOS Analizar y aplicar los conceptos de fisicoqumica de soluciones en relacin con los procesos electroqumicos Aplicar los aspectos bsicos relacionados con cintica aplicada a reacciones de electrodo. Aplicar los fundamentos de algunos ejemplos de sistemas electroqumicos de inters aplicado. Correlacionar las propiedades de las soluciones de electrlitos y la reacciones electroqumicas Heterogneas Aplicar los fundamentos bsicos de algunos procesos electro catalticos de inters industrial. Analizar los fundamentos tericos de algunos ejemplos seleccionados de electroqumica aplicada.

METODOS ELECTROLITICOSI.- ELECTROLISIS:Parte de la qumica que trata de la relacin entre las corrientes elctricas y las reacciones qumicas, y de la conversin de la energa qumica en elctrica y viceversa. En un sentido ms amplio, la electrolisis es el estudio de las reacciones qumicas que producen efectos elctricos y de los fenmenos qumicos causados por la accin de las corrientes o voltajes. Es un proceso que tiene lugar cuando se aplica una diferencia de potencial entre dos electrodos y se realiza una reaccin redox. La diferencia de potencial aplicada a los electrodos depende del electrolito y del material que constituye los electrodos. Las pilas que producen corriente elctrica se denominan pilas voltaicas mientras que las pilas que consumen corriente elctrica se denominan pilas electrolticas.En algunas electrlisis, si el valor de la diferencia de potencial aplicada es tan slo ligeramente mayor que el calculado tericamente, la reaccin es lenta o no se produce, por lo que resulta necesario aumentar el potencial aplicado. Este fenmeno se da cuando en alguno de los electrodos se produce algn desprendimiento de gas. El potencial aadido en exceso se denomina potencial de sobretensin.La cantidad de producto que se forma durante una electrlisis depende de:

A) La cantidad de electricidad que circula a travs de la pila electroltica: La cantidad de electricidad que circula por una celda electroltica puede determinarse hallando el producto de la intensidad de la corriente, expresada en amperios por el tiempo transcurrido, expresado en segundos. Es decir, Q (culombios) = I*t.B) De la masa equivalente de la sustancia que forma el electrolito.I.1.- PROCESO

Procesos sobre la electrlisis del agua: Se aplica una corriente elctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentacin elctrica y sumergidos en la disolucin. El electrodo conectado al polo positivo se conoce como nodo, y el conectado al negativo como ctodo. Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. As, los iones negativos, o aniones, son atrados y se desplazan hacia el nodo (electrodo positivo), mientras que los iones positivos, o cationes, son atrados y se desplazan hacia el ctodo (electrodo negativo). La manera ms fcil de recordar toda esta terminologa es fijndose en la raz griega de las palabras. Odos significa camino. Electrodo es el camino por el que van los electrones. Catha significa hacia abajo (catacumba, catstrofe). Ctodo es el camino por donde caen los electrones. Anas significa hacia arriba. nodo es el camino por el que ascienden los electrones. Ion significa caminante. Anin se dirige al nodo y catin se dirige al ctodo. La nomenclatura se utiliza tambin en pilas. Una forma fcil tambin de recordar la terminologa es teniendo en cuenta la primera letra de cada electrodo y asociarla al proceso que en l ocurre; es decir: en el nodo se produce la oxidacin (las dos palabras empiezan con vocales) y en el ctodo la reduccin (las dos palabras comienzan con consonantes). La energa necesaria para separar a los iones e incrementar su concentracin en los electrodos es aportada por la fuente de alimentacin elctrica. En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre estos y los iones, producindose nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones al nodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del ctodo (-).En definitiva lo que ocurre es una reaccin de oxidacin-reduccin, donde la fuente de alimentacin elctrica se encarga de aportar la energa necesaria.I.2.- ELECTRLISIS DEL AGUA:

Si el agua no es destilada, la electrlisis no slo separa el oxgeno y el hidrgeno, sino los dems componentes que estn presentes como sales, metales y algunos otros minerales (lo que hace que el agua conduzca la electricidad no es el puro H2O, sino que son los minerales. Si el agua estuviera destilada y fuera 100% pura, no tendra conductividad.)Es importante hacer varias consideraciones: Nunca deben unirse los electrodos, ya que la corriente elctrica no va a conseguir el proceso y la batera se sobrecalentar y quemar. Debe utilizarse siempre corriente continua (energa de bateras o de adaptadores de corriente), nunca corriente alterna (energa del enchufe de la red). La electrlisis debe hacerse de tal manera que los dos gases desprendidos no entren en contacto, de lo contrario produciran una mezcla peligrosamente explosiva (ya que el oxgeno y el hidrgeno resultantes se encuentran en proporcin estequiometria).

Una manera de producir agua otra vez, es mediante la exposicin a un catalizador. El ms comn es el calor; otro es el platino en forma de lana fina o polvo. El segundo caso debe hacerse con mucho cuidado, incorporando cantidades pequeas de hidrgeno en presencia de oxgeno y el catalizador, de manera que el hidrgeno se queme suavemente, produciendo una llama tenue. Lo contrario nunca debe hacerse.I.3.- ELECTROLISIS DEL CIDO CLORHDRICO DILUIDO: El cido clorhdrico se ioniza dando un nmero igual de iones de cloruro.H Cl H+ + Cl -

Los iones del cloruro son atrados hacia el nodo y cada ion libera un electrn y se convierte en un tomo neutro.H+ + e H

Se combinan dos tomos de cloro para formar una molcula.2H +2

APLICACIONES DE LA ELECTRLISIS

Hierro puro (99.97%+), en pedacitos, refinado electrolticamente da lugar a: Produccin de aluminio, litio, sodio, potasio y magnesio. Produccin de hidrxido de sodio, cido clorhdrico, clorato de sodio y clorato de potasio. Produccin de hidrgeno con mltiples usos en la industria: como combustible, en soldaduras, etc. La electrlisis de una solucin salina permite producir hipoclorito (cloro): este mtodo se emplea para conseguir una cloracin ecolgica del agua de las piscinas. La electrometalurgia es un proceso para separar el metal puro de compuestos usando la electrlisis. Por ejemplo, el hidrxido de sodio es separado en sodio puro, oxgeno puro e hidrgeno puro. La anodizacin es usada para proteger los metales de la corrosin. La galvanoplastia, tambin usada para evitar la corrosin de metales, crea una pelcula delgada de un metal menos corrosible sobre otro metal.II.- LEY DE OHM:Al igual que los conductores metlicos, las soluciones de electrolitos siguen la ley de ohm: la intensidad de corriente (I) es directamente proporcional a la diferencia de de potencial (V) e inversamente proporcional a la resistencia (R).V = I. R

Adems, para la carga elctrica (Q).Q = I. T

Adems del sistema internacional son:MAGNITUDUNIDADSMBOLO

IAMPERE A

ROHM

VVOLTIO V

QCOULOMB C

TSEGUNDO S

Algunas magnitudes elctricas y sus unidades usadas en electroqumica:MAGNITUDUNIDADEQUIVALENCIA

INTENSIDAD DE CORRIENTEAMPERE(A)1A=1C/S

POTENCIAL ELCTRICOVOLTIO(V)1V = 1J/C

ENERGAJOULE(J)1J = 1W X S

POTENCIAWATT(W)1W = 1J /S

CANTIDAD DE CARGACOULOMB(C)1C = 1A X S

La ley de Ohm establece que la intensidad elctrica que circula entre dos puntos de un circuito elctrico es directamente proporcional a la tensin elctrica entre dichos puntos, existiendo una constante de proporcionalidad entre estas dos magnitudes. Dicha constante de proporcionalidad es la conductancia elctrica, que es inversa a la resistencia elctrica.La ley de ohm expresa la relacin numrica entre tres cantidades elctricas fundamentales, a saber:1. Fuerza electromotriz E (medida en volts)2. Intensidad de corriente elctrica I (medida en amperes )3. Resistencia R (medida en ohm)E= I.R

m = () ()

III.- LEYES DE FARADAY.-INTENSIDAD DE CORRIENTEEs la cantidad de corriente elctrica (Q), que influye en el intervalo de tiempo (T).Unidades:I=Q.T donde: (c/s=A) A=Ampere.FARADAY (F):Representamos la cantidad de carga de un mol de electrones, la cual es capaz de descomponer o producir 1Eq-g de una cierta sustancia.1 F = 1 mol e- = 96500 cDonde se deduce:

X= sustancia depositada o liberada en los electrodos.

LEYES DE FARADAY DE LA ELECTROLISISPRIMERA LEY:La masa depositada o liberada de una sustancia en un electrodo, es directamente proporcional a la cantidad de corriente que pasa por el circuito.

Dnde: : Es la masa equivalente de la sustancia producida en un electrodo.

96500 = Es la constante de Faraday (realmente es 96478).

Ejemplo:Cul ser la cantidad de plata que se depositara cuando a travs de una celda que contiene una solucin de nitrato de plata, circula una corriente cuya intensidad es de 0.25A durante 30 minutos.

RESOLUCIN:Remplazando la ecuacin:

T =30min x60s/minT = 1800sI = 0.25ARemplazando se tiene:

SEGUNDA LEY:Al paso de una misma cantidad de corriente lasa masas depositadas o liberadas en dos o ms electrodos, directamente proporcionales a sus respectivas masas equivalentes.Dnde:Se cumple: N0 Eq-gj = Eq-gl = N0 Eq-gQDnde:

Consideraciones:

Al paso de 1 Faraday de carga elctrica, se deposita o se libera 1 Eq-g de sustancia. Al paso de un coulomb de carga elctrica, se deposita o se libera 1eq-g de muestra.

Si circula 1 Faraday, estn pasando 6.022 x 1023 electrones.EJEMPLOS 1:Se electroliza una solucin de Cr3+ (ac), empleando una corriente de 13.5 A. qu masa de Cr3+ (ac), se habr depositado despus de 5 dias de electrolisis?(M=52.0).Resolucin:La reaccin de reduccin en el ctodo es:Cr3+ + 3 Cr0Como los electrones transferidos son 3e- entonces:

Aplicando la ecuacin:

I = 13.5AT = 5 x 60 x 60x24xT = 432 000s

Mcr =1 047.544g de crEJEMPLOS 2:Cul ser el volumen obtenido de cloro (cl2) medido a condiciones normales en la electrolisis del cloruro de sodio fundido, al circular 10A de corriente durante 965 segundos, si el rendimiento del proceso es del 80 %?RESOLUCIN:La reaccin del proceso andico es:2Cl - + 2 ClMediante la ley de ohm se puede calcular la carga elctrica que se aplic al proceso electroltico:I=Q.T = 10A x 965 s = 9650CLuego:96 500C 1Eq-g (CL) =22.4L 9650 xX = 1.12 LNos pide al 80 %:V = 1.12 L(80/100)V = 0.8896 LEntre 1800-1830 Michael Faraday fsico y qumico ingls, realiz estudios cuantitativos referente a la relacin entre la cantidad de electricidad que pasa por una solucin y resultado de sus investigaciones las enuncio entre los aos 1833-1834 en las leyes que tienen su nombre. Aunque los mtodos electroqumicos se usan en qumica analtica para efectuar varias separaciones y originar cambios en los estados de oxidacin, esta y las secciones siguientes estn dedicadas bsicamente a la fijacin de metales por electrodepositacion.se pasa a una corriente elctrica bajo condiciones adecuadas a travs de una solucin de sal de un metal y el metal se va depositando gradualmente casi siempre en la condicin elemental sobre uno de los electrodos. l clculo de la cantidad de metal que se depositara al final de un tiempo determinado se encuentra mediante las leyes de Faraday, la que pueden enunciarse como sigue: La masa de cualquier sustancia depositada en un electrodo es proporcional a la cantidad de electricidad que pasa a travs de la solucin. Las cantidades de las diversas sustancias liberadas en los electrodos por el paso de la misma cantidad de electricidad con proporcionales a los pesos equivalentes de las sustancias.La intensidad de corriente se expresa en trminos del ampere (Amp), que se define como la intensidad de corriente que, cuando se pasa a travs de una solucin de nitrato de plata bajo ciertas condiciones estndares, depositar plata a razn de 0.00111g/s.Las cantidades de electricidad se expresan en trminos del coulomb(coul), que se define como la cantidad de electricidad que pasa atreves de un conductor en un segundo, cuando la corriente es de un amperaje, esto es:Dnde:Q=I.t

Q=cantidad de electricidad, coul I=intensidad de corriente elctrica, ampT=tiempo, s

1.- LA PRIMERA LEY DE FARADAY: seala que la masa de una sustancia involucrada en la reaccin de cualquier electrodo es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que pasa por una solucin. De la primera ley de Faraday se concluye que el peso de una sustancia liberada de una solucin por electrolisis durante un tiempo dado ser directamente proporcional a la intensidad de corriente y bajo cierto amperaje ser directamente proporcional al tiempo.2.- LA SEGUNDA LEY DE FARADAY: seala que las masas de las diferentes sustancias producidas por el paso de la misma cantidad de electricidad son directamente proporcionales a sus equivalentes en gramos.La segunda ley de Faraday establece que los pesos de las diferentes sustancias liberadas en los electrodos por la cantidad dada de electricidad son proporcionales a sus respectivos pesos equivalentes. El peso equivalente de una sustancia en este caso es el peso atmico o molecular dividido entre el cambio de electrn por tomo o molcula que ocurre en el electrodo.se encuentra experimentalmente que se requiere 96,500coul para liberar un peso equivalente gramo(peso equivalente en gramo) De plata, de una solucin de una sal de plata.

De hierro, de una solucin de una sal ferrosa.

De oro, de una solucin de una sal urica.Se denomina equivalente electroqumico de una sustancia a la masa en gramos de dicha sustancia depositada por el paso de un culombio. De acuerdo con esta definicin podemos escribir: m=P *I *t / (96500 n)

Dnde:m =masa en gramos que se han depositadoP =peso atmico del elementon =nmero de electrones intercambiadosI =intensidad de la corriente en amperiost =tiempo en segundos6500 es el factor de equivalencia entre el Faraday y el Culombio. 1 F= 96500 CEl valor de 96 500 coul es, por tanto una unidad de cantidad en mediciones electroqumicas y en esa capacidad se llama Faraday. Un Faraday= 96 500Coul= 96 500 Amp.s=26.81 amp.h. Tambin es equivalente a 60.23 x1023 electrones (nmero de Avogadro).Las reacciones mencionadas pueden expresarse por medio de ecuaciones como sigue:A. Ag++1e- AgB. Fe2++2e- FeC. AuCI4- +3e- Au + 4CI-Donde el smbolo e- representa el electrn, o unidad de electricidad negativa. Si las ecuaciones se consideran como representacin de las relaciones de tomos gramo o molculas gramo; entonces, el smbolo representa el Faraday. Esto es, se requieren 1,2 y 3 Faraday para depositar un peso atmico gramo de metal de una solucin de sal de plata, sal ferrosa y sal urica, respectivamente.

Ejemplo 1Cuntos gramos de cobre se depositaran en 3.00 horas con una corriente de 4.00 amperes, suponiendo que ninguna otra reaccin tiene lugar en el ctodo?Solucin:T=3.00 x 3 600=10 800s.Numero de coul=I.t=4.00 x 11 8000=43. 2001 Faraday depositaria =31.8g de cobre.43 .200 coul depositaran x 31.8 =14.2g de Cu.

Las leyes de Faraday se aplican a cada electrodo. Los pares de reacciones indicadas tienen lugar en ambos electrodos durante la electrolisis de ciertas combinaciones de Cu2+, pb2+, H+, NO3-.

En la electrolisis de una solucin de sulfato de cobre se aplican las ecuaciones 1y 2 de la tabla anterior y se observa que el paso de un Faraday (o sea, una corriente de un ampere durante 96 500 s), es capaz de originar el depsito de 1/2mol de cobre(=31.8g), en el ctodo y al mismo tiempo liberar de mol de oxigeno(=80.00g), en el nodo. En condiciones estndares, esta volumen ocupa 22.4/4=5.60 litros.

Tambin por cada Faraday, la acidez de la solucin aumenta en 1 equivalente gramo (1mol de HNO3=1/2mol de H2SO4etc). De hecho es posible preparar una solucin adecuada para usarse como estndar en acidimetra, electrizando una solucin neutra de CuSO4 y determinando la concentracin acida de la solucin resultante, a partir del peso del cobre metlico depositado.En forma similar la tabla anterior mostrada, muestran los efectos cuantitativos resultantes de la electrolisis de una solucin de cido sulfrico diluido. De electrolisis de una solucin acida de pb2+ y de la electrolisis de una solucin que contiene tanto Cu2+ como pb2+.UN LATN TPICOEl valor de 96500 coul es, por tanto, una unidad de cantidad en mediciones electroqumicas y en esa capacidad se llama FARADAY. Un Faraday = 96 500 coul = 96 500 amp-h. Tambin es equivalente a 6.0203 ).Las reacciones mencionadas pueden expresarse por medio de ecuaciones como sigue.(a) + e Ag(b) + 2 e Fe(c) + 3e Au +4Donde el smbolo e represente el electrn, o unidad de electricidad negativa. Si las ecuaciones se consideran como la representacin de las relaciones de tomos gramo o molculas gramo entonces, el smbolo representa el faraday. Esto es , se requieren 1,2 y 3 faraday para depositar un peso atmico gramo de metal, de una solucin de sal de plata, sal ferrosa y sal urica, respectivamente.Ejemplo 1. Cuantos gramos de cobre se depositan en 3.00 horas con una corriente de 4.00 amperes, suponiendo que ninguna otra reaccin tiene lugar en el ctodo?Solucin:T=3.00 3.500= 10.800 sNumero coul= It =4.0010.800= 43.2001 faraday depositaria = 31.8 g de cobre43.200 coul depositaran 31.8= 14.2 g CuLas leyes de FARADAY se aplican a cada electrodo. Los pares de reacciones indicadas en la tabla 3 tienen lugar en ambos electrodos durante la electrolisis de ciertas combinaciones de , .En la electrolisis de una solucin de sulfato de cobre se aplican las ecuaciones (1) y (2) de la tabla 3 y se observa que el paso de un faraday (o sea, una corriente de un ampere durante 96 500 s) es capaz de originar el depsito de mol de cobre (= 31.8g) en el ctodo y al mismo tiempo liberar de mol de oxigeno (=8.00g) en nodo. En condiciones estndares, este volumen de oxigeno ocupa = 5.60 litros. Tambin por cada faraday, la acidez de la solucin aumenta en 1 equivalente gramo (=1de HN= 1 mol de etc.). De hecho, es posible preparar una solucin neutra de y determinando la concentracin, acida de la solucin resultante, a partir del peso del cobre metlico depositado.En forma similar, en la tabla 3 se muestran los efectos cuantitativos resultantes de la electrolisis de una solucin de cido sulfrico diluido (ecuaciones (3) y (4), de la electrolisis de una solucin acida de como [ecuaciones (5) y (6)] y de la electrolisis de una solucin que contiene tanto como [ecuaciones (7) y (8)] Un latn tpico es una aleacin de aproximadamente 60 % Cu, 40% Zn y 0.5 % Pb. Si tal aleacin se disuelve en cido ntrico y la solucin se electroliza, entonces, por lo menos en teora, el cobre y el plomo se depositaran primero simultneamente como se indica en las ecuaciones (7) y (8). Cuando todo el plomo se ha depositado, el cobre remanente se depositaria como se indica en las a ecuaciones (1) y (2). Finalmente el agua se descompondra como se indica en las ecuaciones (3) y (4). los iones de zinc quedaran infectados puesto que su potencial de posicin es mayor que el potencial requerido para la reduccin de los iones de hidrogeno .Ejemplo 2.Una solucin neutra que contiene 0.4000 g de cobre se electroliza, hasta que todo el cobre se deposita y la electrolisis contina por 7minutos ms. El volumen de la solucin se conserva en 100ml y la intensidad corriente se mantiene en un promedio de 1.20 amp. Sobre la base de una eficiencia de 100% en la corriente, (a) cunto tiempo tardo el cobre en depositarse, (b) qu volumen total de gas de desprendi durante toda la electrolisis?, (c) Cul fue la acidez de la solucin al final de la electrolisis?Solucin:(a) 1 faraday deposita = 31.8 g CuNumero de Faraday para depositar 0.4000g Cu== 0.0126Tiempo requerido= = 1.013s =16.9 min(b) Durante el depsito de Cu , cada faraday (es decir, cada mol de Cu Corresponde a de mol de Moles de desprendido = 0.0126 = 0.00315Despus que se deposit Cu el nmero de Faraday que pasaron = = 0.00522Cada faraday desprende mol de y mol de .Moles de .+ desprendidos =0.00522 = 0.00392Moles Gas total desprendido = 0.00315 +0.00392=0.00(c) Durante el depsito de Cu, cada faraday corresponde a una ganancia de tomo gramo de Despus del depsito de Cu, la acidez no cambia.Ganancia en acidez= equivalentes gramo de (La solucin resultante es 100.01258 =0.1258 N como acido.En los clculos anteriores que incluyen la segunda ley de faraday se ha supuesto que toda la corriente sirve para descomponer la sustancia en cuestin; esto es, se ha supuesto un 10% en la eficiencia de la corriente. En anlisis reales, este no es el caso normalmente. La electrolisis de una solucin acida de una sal de cobre no solo causara el deposito del cobre en el ctodo, sino que pequeas cantidades de hidrogeno se desprendern en el mismo electrodo antes que el cobre se haya depositado totalmente, a menos que se use un potencial debidamente controlada para deposicin. En tales casos, la suma de los pesos de los productos descargados en cada electrodo corresponde exactamente a la ley.Es decir en la electrolisis de cobre, por cada faraday de electricidad que pasa, el nmero de pesos equivalentes gramo de cobre depositados sumados al nmero de peso equivalente gramo de hidrogeno liberado ser la unidad.Otros efectos tambin pueden complicar los clculos en la electrolisis. Por ejemplo cuando se electroliza una solucin de cido ntrico de una aleacin, se encuentra normalmente que la reduccin de iones nitrato tiene lugar hasta cierto punto en el ctodo con la formacin de productos como acido nitroso, iones amonio, gas nitrgeno, etc.[Vanse en las ecuaciones (9) y (10)]En los problemas de electroanlisis de este libro, se puso un 100% de eficiencia en la corriente, a menos que se especifique otra cosa. Adems, se debe suponerse una corriente constante durante el periodo de la electrolisis.Otras unidades elctricas que se usan frecuentemente en los clculos electroqumicos son:El ohm R es la unidad de resistencia.El volt Es la unidad electromotriz o presin elctrica. Su relacin con el ampere y el ohm se expresa con la ley ohm:E = IR joule j es la unidad de trabajo. Se representa por la energa desarrollada en un segundo por una corriente de 1 ampere contra una resistencia de ohm.J = Elt= EQEl watt W es la unidad de potencia. Se representa por el trabajo hecho a razn de 1 joule /s.W= ElJ=WtIV.- POTENCIALES DE DESCOMPOSICION:Los potenciales de electrodo que existen entre los metales y sus iones y el efecto de la concentracin sobre estos potenciales se estudiaron en las secciones Estas secciones repararse en este punto. El potencial de descomposicin de un electrolito es la fem ms baja y puede aplicarse para ocasionar la reaccin continua en electrodo.Si una solucin de cobre en cido sulfrico o ntrico se electroliza entre electrodos de platino el cobre se deposita en el ctodo.+ 2eCuEl agua se descompone en el nodo.+2+2eComo resultado, se produce una celda voltaica del tipo.Cu|||,|PtEsta celda ejerce una retro-femque se opone al voltaje aplicado y que puede calcularse de la formula.E== (+log [)-(+log [[pres.Para que la electrolisis contine, debe aplicarse en un voltaje por lo menos igual que este. Adems es necesario un voltaje suficiente para vencer la resistencia hmica simple de la solucin y en los casos en que ocurren efectos de polarizacin, la fem debe aumentarse an ms.IV.- POLARIZACION Y SOBREPOTENCIA:El termino polarizacin se usa para indicar una condicin en un electrodo que origina que el potencial de la semicelda correspondiente difiera del valor terico segn se calcula con la ecuacin de Nernst para las concentraciones prevalecientes en la solucin .puede atribuirse a una fuerza electromotriz contraria originada por la acumulacin de los productos de la reaccin en electrodo o por el desprendimiento en ele electrodo de sustancias necesarias para la reaccin. Cuando existen tales condiciones, para que el electro depsito tenga lugar, es necesario aplicar un voltaje algo mayor que el calculado a partir de la retrofem y de la resistencia ohmnica de la solucin. Este exceso potencial se llama sobre potencial(o sobre voltaje)Potencial de descomposicin= retro- fem+ iR + sobre potencial.La magnitud del sobre potencial depende de factores como la densidad de la corriente (ampares por centmetros cuadrados de superficie del electrodo) ,concentracin , temperatura, naturaleza de la sustancia liberada y carcter de los electrodos. Los sobre potenciales son normalmente negativos (-) para las reducciones y positivos (+) para las oxidaciones. Los sobre potenciales son relativamente bajo con reacciones electrnicas reversibles, como las que ocurren cuando se depositan metales; son relativamente altos si la reaccin electrnica es irreversible, lo cual es frecuente cuando se libera un gas. El sobre potencial es muy grande cuando se libera un gas es un electrodo compuesto de cobre, nquel, zinc y mercurio.VII.- SEPARACIONES ELECTRODICAS:Si las entre los potenciales de descomposicin de los metales en solucin es suficientemente grande, en general es posible efectuar una separacin de esos metales por medios electrolticos. De este modo si una solucin que contiene iones de plata y iones cpricos en concentraciones moderadas se electrolizan en condiciones adecuadas la plata se deposita primero y el deposito puede continuar hasta que la concentracin de los iones de plata remanente se ha reducido a tal valor, que le potencial de descomposicin es igual que el del cobre. Cualquier intento para depositar el cobre originario el depsito simultaneo de la plata remanente, pero la cantidad de plata seria despreciable.Ejemplo 1: Una solucin es 0.0010 M en y contiene iones . Despreciando el sobre potencial, Qu valor aproximado tendra que ser la concentracin de antes que la plata se depositara simultneamente con el cobre en la electrolisis de la solucin? (La reaccin andica es la oxidacin del agua)Solucin:Potencial estndares: +0.337 volt +0.799 volt Despejando:

X Muchas otras separaciones son posibles. Especialmente fcil es la separacin de metales arriba del hidrgeno en la serie de potenciales, de los metales abajo del hidrogeno. En la electrolisis de una solucin acida de latn (Cu + Zn) por ejemplo, esencialmente todo el cobre se deposita en el ctodo. Despus los iones hidrogeno se reducen a hidrogeno gaseoso y ningn ion de zinc puede reducirse mientras la solucin permanezca acida.En ciertas condiciones, sin embargo, el zinc (y varios otros mentales relativamente abajo en serie, potencio mtrica) puede electrolizarse de una solucin.En estos casos es necesario usar una solucin alcalina puesto que el potencial de descomposicin del hidrogeno queda disminuido. El alto sobre potencial para el desprendimiento del hidrogeno en el electrodo de zinc (resultante del depsito del zinc en el electrodo original del platino), es una ayuda en este proceso, ya que permite la reduccin electroltica de los iones de zinc solo en soluciones moderadamente alcalinas.Ejemplo 2Cul debe ser el valor del PH de una solucin que es 2.0 x 10-4M en Zn2+ para que haya depsito de zinc? Suponga que el sobre potencial sobre el zinc es de 0.30 volts.Solucin:Potenciales estndares: Zn^ (++), Zn -0.763 volt.H^+, 1/2 H_2 0.000 volt.--0.763 + 0.0591/2 log (2.0 x 10^ (-14))=0.000+ 0.0591/2 log [H^+]-0.30Despejando:Log [H^+] =(-0.763-0.109+0.30)/0.0591=-9.68PH=-log [H^+]=9.68VIII.- ELECTROLISIS DE POTENCIAL CONTROLADO:La separacin electroltica de los anlisis de los metales con pequeas diferencias en sus potenciales estndares puede realizarse aVecs en condiciones de potencial controlado. En este proceso se usa un tercer electrodo que acta como electrodo auxiliar de referencia. El potencial es el electrodo sobre el cual se est haciendo el deposito (electrodo de trabajo) puede medirse con respecto al electrodo auxiliar de referencia. Utilizando este potencial, es posible ajustar el potencial del electrodo de trabajo a un valor predeterminado ya sea manual o automticamente.La electrolisis de potencial controlado puede usarse tambin para sntesis especficas o para cambiar el estado de oxidacin de un compuesto electro activo.El flujo de corriente en una electrolisis de potencial controlado empezara a un nivel inicial mente alto y disminuir como se indica en las ecuaciones.i_t=i_0 10^ (-kt)i_0=nFACD/Dnde:i_0 =corriente iniciali_t =corriente despus del tiempo tk=0.434 DA/V en min^ (-1) y depende del rea A del electrodo del volumen V de la solucin, del espesor de la capa de difusin y del coeficiente de difusin D.Frecuente mente es difcil saber cundo es completa la separacin. Solo en teora la corriente debera caer a 0 despus que todas las especies electro activas han reaccionado. Para aplicaciones prcticas, la electrolisis se continua normal mente por un total de 10 tiempos medios (un tiempo medio es el tiempo requerido para que la corriente inicial se reduzca a la mitad de ese valor) o hasta que la corriente se reduzca al 0.1% de su valor inicial.Integrando la corriente que pasa en una longitud de tiempo especfica y suponiendo una eficiencia de corriente del 100% se puede calcular la concentracin de una sustancia electro activa aun cuando no se deposite y se pese sub secuentemente.Ejemplo 1Se requiere preparar por potencial controlado el depsito de una solucin que contiene tanto cobre (II) como plata(I) .(a) A qu valor debe ajustarse el potencial si la concentracin de cobre(II) es de 1.00x10^(-1)M?(b)Cunto tiempo se requerir para remover 99.9% de plata en una solucin de 0.01M en plata (I), si = 1.0 x 10^ (-1) cm, D=5.0 x 10^ (-5) cm^2 s^(-1), V=200 ml y A=100 cm^2?Solucin:Cu^ (++) +2e=Cu E=0.337 voltAg^ (+) +e=Ag E=0.799 voltEl cobre comenzara a depositarse en el ctodo a un potencial deE=0.337 volt+0.059/1 log1.00x10^ (-5) =0.503 volt contra EEH (electrodo estndar de hidrogeno)El depsito de plata puede considerarse cuantitativamente completo cuando [Ag^+]=1.00 x 10^(-5) M el potencial del ctodo que se requiere para realizar esta seria:E=0.799 volt+0.059/1 log1.00x10^ (-5) = 0.503 volt contra HCHEl potencial del ctodo debe ajustarse, por lo tanto, entre 0.30 y 0.40 volts contra EEHk=((0.434)(5.0x10^(-5))(60)(100))/((200)(1.00x10^(-3))) = 6.52 x 10^(1) min^(-1)Entoncest_ (12)=0.301/k=0.452minPara deposito completo se requiere 10 tiempos medios, o sea, 4.62 mi

CONCLUSIONES En este trabajo prctico nos proponemos estudiar el movimiento de ELECTRONES dentro de la corriente elctrica. El presente trabajo nos ayudara a reconocer y utilizar las formulas esenciales de OHM Y FARADAY y su aplicacin en la ingeniera. Al concluir el trabajo tendremos la facilidad de definir los procesos qumicos que son de una gran importancia tanto a nivel industrial como a nivel ecolgico y natural. Podremos realizar sin dificultad ejercicios relacionados al tema, leyes Faraday, ley de ohm, etc. El estudio sobre estos temas son muy importantes en la minera ya que nos ayudara a realizar sin dificultades nuestros clculos.

BIBLIOGRAFIA Harris Daniel - Anlisis Qumico Cuantitativo Solucionario_de_Fisicoqumica__castelln R. CHANG. Edicin -2011 Walter cartolin anlisis qumico Hamilton edicin 2007 anlisis cuantitativo http://quimicayalgomas.com.ar/quimicageneral/electrolisis-y-pilas http://thechemestry.blogspot.com/2007/10/libros-de-quimica.html http://www.argentinawarez.com/ebooks-gratis/219165-necesitas-un-libros-de-quimica-entra-aqui.html

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