APLICACIÓN DE CELDAS ELECTROLÍTICAS: ELECTRODEPOSICIÓN DE COBRE

OBJETIVOS: Extraer el cobre de soluciones

sulfatadas utilizando la deposición electrolítica.

Identificar las reacciones que intervienen en el proceso.

Lograr la electrodeposición de cobre mediante la electrolisis

Cuantificar los resultados obtenidos mediante la ecuación de Faraday

FUNDAMENTO TEÓRICO

La celda electrolítica transforma una corriente eléctrica en una reacción química de oxidación-reducción que no tiene lugar de modo espontáneo. En muchas de estas reacciones se descompone una sustancia química por lo que dicho proceso recibe el nombre de electrolisis.

ELECTRODEPOSICIÓN DE COBRE

La electrodeposición de cobre, se refiere a la obtención de cátodos de cobre de alta pureza, los cuales se producen sumergiendo dos electrodos en una solución el ectrolítica de sulfato de cobre. En la electrodeposición el ánodo es insoluble de manera que el electrolito no llegará a ser contaminado durante la operación y de ese mismo modo el ánodo no requerirá ser reemplazado frecuentemente.

Al pasar la corriente eléctrica provoca la deposición de cobre en el cátodo, mientras en el ánodo descompone el agua dando lugar a burbujas de oxígeno O2 e iones H+ que a su vez originan el H2SO4.

LEYES DE ELECTROLISIS DE FARADAY

La descomposición química durante la electrolisis se produce únicamente en los electrodos.La cantidad de descomposición química durante la electrolisis es proporcional: Al intensidad de corriente Al tiempo que fluye la corriente a través

de la solución Al peso equivalente de la sustancia que

experimenta la descomposición.

El paso de un Faraday (96485 coulomb) de electricidad a través de una disolución de un electrolito provoca un cambio químico de un equivalente gramo de sustancia.

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CONSTRUCCIÓN DEL EQUIPO PARA

ELECTRODEPOSITAR COBRE

INTRODUCCIÓN

El reactor electrolítico constituye el instrumento fundamental de todos los procesos industriales de electro síntesis, por ello el adecuado diseño y la interpretación de cada una de las variables del equipo constituyen razones fundamentales de su estudio.

SELECCIÓN DE MATERIALES

Teniendo en cuenta que en los procesos de electrosíntesis, generalmente se emplean disolventes de alta reactividad y ello genera cambios térmicos que facilitan la movilidad iónica y por ende la síntesis del proceso; la necesidad de uso de materiales adecuados, teniendo en cuenta estos factores y especialmente por el costo; se eligió el uso de vidrio transparente y sus aditivos de elaboración.

MATERIALES PARA LA CONSTRUCCION DEL EQUIPO

Láminas de vidrio Silicona de vidrio Tapacantos de Aluminio barras de metal(ganchos de

sujeción) Pinzas de cocodrilo Fuente de alimentación y cables

2 láminas conductoras de electricidad

remaches Lámina de cobre Lámina de plomo Lamina de acero inoxidable Pistola de soldar o cautín Rollo de estaño para soldadura

PROCEDIMIENTO DE ARMADO

Una vez cortadas las láminas de vidrio de acuerdo a la medida indicada se unen estas formando un cubículo el cual funcionara como depósito para la solución.

Seguidamente se pegan en los bordes las barras de aluminio para dar estabilidad al depósito, contrarrestando cualquier tipo de fuga que pudiese suscitarse.

Armado el equipo se procede a colocar los soportes de madera los cuales tendrán la función de acoger las barras de metal que sostendrán las placas de electrodeposición (cátodo de acero inoxidable y ánodo de plomo), la forma de estos soportes de aluminio se muestran en la figura mostrada.

Luego de realizado el paso anterior, se colocan en los lados externos de los soportes de madera las láminas conductoras, las cuales se conectaran a la vez a las barras de metal que acogen a las placas de electrodeposición, logrando asi que la corriente que llega desde la fuente de alimentación regulable (0v-30V) cumpla su función de electrolisis llevándose a cabo la electrodeposición.

CONSTRUCCIÓN DE LOS ELECTRODOS Electrodo de acero inoxidable (CATODO) Electrodo de plomo (ANODO)

TIPO DE CONEXIÓN ELÉCTRICA

BIBLIOGRAFIA R. H. PETRUCCI, W. S. HARWOOD y F. G.HERRING, QUÍMICA GENERAL. 8. A EDICIÓN. Capítulo 21 Electroquímica.

Fundamentos del tratamiento y protección de superficies metálicas, D. R. Gabe, 1º edición, 1975. Página 259 “Recubrimientos por electrodeposición”

Electrodeposición de metales: fundamentos, operaciones e instalaciones, Enrique Julve Salvadó, No. P 380

Electrodepositos de cobre y de niquel, Emmanuel Ballesteros Barrera, ed. UAM. Tesis “Generación de recubrimiento de cobre sobre acero de bajo carbono”

Manufactura, ingeniería y tecnología, Steven R. Schmid, Figueroa López, Pearson educación, 2002, 1152 páginas. Parte I “Fundamentos de los materiales: Comportamiento y propiedades de manufactura”

Rev. del Instituto de Investigación (RIIGEO), FIGMMG-UNMSM Vol. 14, N.º 27, pp. 53 - 57 Enero - Junio 2011 - Diseño y construcción de un reactor electrolítico multielectródico para laboratorio - Design and construction of an electrolytic multi electrode reactor for laboratory