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PILA DANIELS
RESUMEN
El el presente informe determinamos la diferencia de potencial existente entre una celda galvánica constituida de soluciones CuSO4y ZnSO4 (pila Daniels) a iguales concentraciones molares a una temperatura ambiente. Esta medida de potencial la calcularemos experimentalmente usando el medidor de potencial y electrodos de zinc y cobre la cual compararemos con el resultado de la ecuación de Nernst.
En esta parte prepararemos soluciones de CuSO40.151My ZnSO40.151M . al medir el potencial con el medidor de potencial arrojo el siguiente resultado experimental 1.055V al comparar con la ecuacion de Nernst se obtuvo el porcentaje de error de -4.09% y un rendimiento aceptable del 95.91%.
1. INTRODUCCION.
Desde el punto de vista fisicoquímico la utilización de las pilas daniels es muy utilizado y muy importante los conductores mas importantes son los del tipo electrolíticos, es decir los electrolitos; estos se distinguien de los conductores electrónicos, como los metales de que el paso de un a corriente eléctrica va acompañado de por el transporte de materia.Cuando pasa una corriente eléctrica a través de un conductor electrolítico, el transporte de materia se manifiesta en las discontinuedades del sistema.Y la utilización de las pilas de daniels son muy utilizadas en el mundo entero.
2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVO GENERAL
El objetivo es verificar la generación de energía (fem) en las reacciones de reducción y oxidacion en las pilas daniel verificando sus respectivas comparaciones de error, rendimiento del teorico y experimental.
2.2. OBJETIVO ESPECIFICO
Hallar la fem teórico utilizando la ecuación de Nernst
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Comparar la fem teórico y la experimental y hallar su error porcentual.Hallar el rendimiento
3. FUNDAMENTO TEORICO
3.1. Que es Cobreado
El Cobreado es un 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.
3.2. Proceso de Cobreado. El Cobre es un metal con gran capacidad anticorrosiva y antioxidante.
Es demandado tanto para fines industriales como decorativos, y es que tiene
multitud de funciones dependiendo del uso al que vaya dirigido.
En el sector industrial este Recubrimiento puede ser solicitado, en ocasiones
como acabado , por ser un gran conductor en piezas que después deban ir
soldadas . Pero su principal aplicación es como base para un posterior baño de
Níquel ó Cromo en piezas que requieran una mayor protección y resistencia.
En el sector Decorativo tiene función de acabado en la mayoría de los casos .
Aplicando una laca transparente después del recubrimiento, cuya misión es
únicamente la de proteger el brillo conseguido en el tratamiento, se puede dar
juego a muchas ideas en este sector.
También es la base ideal para envejecidos y acabados que quieran aparentar
cierta antigüedad.
Dejando a un lado su bonito color , no hay que olvidar su principal
característica , que es la de proteger frente a la corrosión y oxidación . Por ello ,
este baño es utilizado en todas las Restauraciones que llevamos a cabo . Una
buena base de cobre duplex antes de aplicar el Níquel y el cromo es garantía de
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durabilidad en el tiempo. Y si es factible pulir este cobre antes de continuar con el
proceso de Restauración, el resultado es inmejorable.
En nuestras instalaciones contamos con baños de Cobre Alcalino y Cobre Acido.
Cada uno tiene su función y dependiendo de las características de la pieza puede
convenir uno más que otro, pero la combinación de los dos , si es posible ,
garantiza de manera total un recubrimiento fiable y duradero .
El único metal que no admite una deposición directa de Cobre es el Aluminio. A
todos los demás metales se les puede aplicar sin problemas.
En los baños de Cobre Acido , los principales componentes son los Ánodos de
cobre y las Sales ( Sulfatos y Cloruros ) . El resto son Abrillantantes , Nivelantes
y una parte de Acido Sulfúrico .
En los de Cobre Alcalino , a parte de la misma base de Anodos y Sales , el
principal componente es el Cianuro.
Las dimensiones de los baños de cobre son de 2000 x 700 x 1100 mm. , tanto en
ácido como en alcalino .
También sus mantenimientos se hacen de manera interna ajustando abrillantantes
y demás elementos diarios , dejando para el análisis mensual el ajuste de sales .
Las purificaciones de estos baños ,al igual que en el Níquel , se hacen
periódicamente para no dar lugar a contaminaciones metálicas que impidan su
buen funcionamiento.
Cada baño de Cobre dispone de su Hoja de Control con su numeración
independiente dónde poder reflejar todas las actuaciones llevadas a cabo en ellos.
3.3. Recubrimiento por Electrolisis.
La Electrólisis es la descomposición de una sustancia por medio de la corriente
eléctrica. Los elementos indispensables para que se produzca la electrólisis son
ele electrolito, los electrodos y la celda electrolítica.
Cuando los electrodos se conectan a una fuente de electricidad y se sumergen en
una solución electrolítica, los iones positivos van formando el cátodo (ganan
electrones y se reducen), los iones negativos van formando el ánodo (pierden
electrones y se oxidan). Se produce una reacción Redox.
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La electrólisis puede servir para muchas cosas, como para formar capas
protectoras (niquelado, cromado, plateado), para reponer algunas superficies,
hasta para separar los metales de sus minerales (minería).
Para hacer una electrólisis simple solo necesitas, la solución a la cual vas a
descomponer (electrolito), una fuente de corriente eléctrica, los electrodos y las
celdas electrolíticas.
3.4. Factores O Métodos Que Intervienen En Los Recubrimientos Electrolíticos.
Es importante en los recubrimientos electrolíticos, el rendimiento electrolítico, que
es el peso de metal efectivamente depositado sobre el cátodo con relación al peso
teórico por la ley de Faraday.
Densidad de corriente: Se mide en amperios por dm, regula el espesor de la
capa electrolítica e influye sobre el grano de metal depositado.
Concentración del electrolito: El aumento de sales permite elevar la densidad de
la corriente combinándose con temperatura y agitación.
Composición del electrolito : El electrolito no solo comprende la sal del metal
que se desea depositar sino otros compuestos cuya finalidad es la de mejorar el
proceso (afinar el grano).
Acidez: La cantidad de iones hidrógeno, activos en una solución ácida es
importante y que un ácido puede hallarse más o menos disociado por lo que en
exceso se debe vigilar el PH
Temperatura : Una elevación de la temperatura, eleva la conductibilidad del
electrolito y la solubilidad de las sales que intervienen en la composición, donde
cabe la posibilidad de que halla una mayor concentración así como la intensidad
de corrientes mayores. 1
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Agitación : Impide el empobrecimiento en iones metálicos de la zona catódica y la
adhesión de burbujas sobre el cátodo (donde se encuentra la pieza a trabajar) en
exceso puede ocasionar que el recubrimiento se pique.
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 4.1. MATERIALES
Fuente de corriente continua.Cables con conectores.
Multitester.
Electrodo de Cu.
Balanza.
Vasos de precipitado.
Probeta.
Varilla de vidrio
Recipientes.
4.2. REACTIVOS Ácido nítrico4g de cobreamoniacocianuro de sodiohidróxido de sodio
4.3. PROCEDIMIENTO
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PILAS DANIEL
Preparar soluciones de sulfato de cobre y y sulfato de Zinc
→→→
5. DATOS ADQUIRIDOS
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24.73g ZnSO4 en 0.2L de sol. y 24.17g CuSO4 también en
No Si
Preparar puente salino con sal de mesa
Colocar ambas soluciones cerca del multitester y multimetro
Ubicar en ánodo y el cátodo y conectar con el multitester mediante cables
Ubicación del catodo cobre y anodo zinc
No
Medición de voltaje incorrecto
si
Voltaje correcto
fin
V (adqueridoexperimentalmente )=1.055V6. CALCULOS
Calculando la concentración del ZnSO4
24.27 gZnSO4∗1molZnSO4161gZnSO4
=0.515molZnSO4
|ZnSO4|=0.515molZnSO 4
0.2L=0.76M
Ahora con a concentración hallada calcular la masa de CuSO4
2
Lsol∗0.76molCuSO41l sol
∗159gCuSO4
1molCuSO4=24.17 gCuSO4
|CuSO4|=0.5150.2 L
=0.76M
CuSO4→Cu2+ ¿+SO4
2−¿¿¿
ZnSO4→Zn2+¿+SO42−¿¿ ¿
por la relacionmol amol se tiene|CuSO4|=|ZnSO4|=¿
Zno→Zn+ 2+2 e−¿ oxida E°=0.763 (V )¿
Cu+2+2e−¿→Cu oreduceE°=0.337(V )¿ ❑❑
Zno+Cu+2→Zn+2+Cuo E°=1.10(V )
entonces
Eteorico=E°−0.05913
2∗log [ Zn+2
Cu+ 2 ]|Zn+2|=|Cu+2|=0.76 mol
Lreemplazandodatos a laecuacion se tienea laecuacion se tiene
Eteorico=E°−0.05913
2∗log [ 0.760.76 ]
Eteorico=E°=1.10(V )
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Eexperimental=1.055(V )
Calculo Diferencial potencias del erros error
dif %=Eexperimental−E teorico
Eteorico∗100%
dif %=1.055−1.11.1
∗100%
dif %=1.055−1.11.1
∗100%
Rendimiento (%)=1.055V1.10V
∗100%
Rendimiento (%)=95.90909091(%)
7. RESULTADOS Resultado del diferencial porcentual del error
Eexperimental=1.055(V )
Eteorico=E°=1.10(V )
dif %=−4 .09%(error por defecto)Resultado del rendimiento
Rendimiento (% )=95.91(%)
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dif %=−4 .09%(error por defecto)RESPUESTA
Rendimiento (%)=95.91(%)RESPUESTA
8. DISCUSION DE RESULTADOS
En el estudio de la ecuación de Nernst al calcular la fem de
soluciones utilizando concentraciones iguales|Zn+2|=|Cu+2|=0.151molL
los resultados fueron muy cercanos a los obtenidos en el laboratorio obteniendo un pequeño margen de error de defecto de -4.09%. esto debido a una medición no visualizada de manera atenta o uso del medidor de fem (voltímetro), o no poner fijamente los electrodos en su lugar, también por la preparación no muy eficiente del puente salino.el rendimiento de 95.91% esto indica que el experimento aceptable porque no se aleja mucho de lo esperado, pero este rendimiento es a la por las impurezas de la solución de sulfato de cobre y sulfato de zinc.
9. CONCLUSIONES
Se encontró el fem teórico utilizando la de Nernst y el valor es 1.10VSe comparo la fem teórico y experimental y su error fue de defecto -4.90%El rendimiento fue del 95.91%
10.RECOMENDACIONES
Cuando se prepara las soluciones de CuSO4y ZnSO4 se debe tener mucho con las impurezas de los recipientes deben estar bien limpios, porque el potencial varia con la concentración.También recomendar que los electrodos de Zn como de Cu deben estar bien lavados y bien pulidos porque esto también afecta a la medición del potencial. Se debe tener mucho cuidado está efectuando el desprendimiento de hidrogeno H 2↑.
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11.BIBLIOGRAFIA
Alejo, A., Guía de Laboratorio “Electrometalurgia MET-222”, La Paz, Bolivia.Chavez, J., Apuntes axiliatura “Electrometalurgia MET-222”, La Paz, Bolivia, 2016.
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