Laboratorio Virtual 3 de Fisicoquímica 2 en Plataforma virtual con Link en descripcion PDF

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Laboratorio Virtual N° 3 Fisicoquimica en Plataforma Virtual Laboratorio Virtual 3 de Fisicoquímica 2 en Plataforma virtual con Link en descripcion de la universidad nacional de ingenieria...

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA GUIA DE LABORATORIO N° 3 Asignatura:

FQ-II

ELECTRODEPOSICIÓN DE METALES EN CELDA ELECTROLÍTICA

I.

INTRODUCCION

Una de los métodos para proteger de la corrosión a los metales es depositarles en su superficie otros metales más resistentes al ambiente corrosivo. Estos metales pueden depositarse directamente a partir del estado fundido (como es el caso del galvanizado) o mediante el empleo de una celda electrolítica adecuada. En este caso el material que se desea proteger actúa como cátodo y el metal a depositar se puede encontrar en la solución electrolítica y también formando parte del ánodo. Los metales que se depositan no solo actúan como barreras protectoras, sino que adicionalmente pueden conferir dureza (el caso del cromo) o una presentación brillante (cromo, níquel, etc.). Esto se consigue depositando distintas capas de metales dependiendo el propósito del cubrimiento. II.

OBJETIVOS  Determinar la relación entre coulumbs, Faraday, tiempo y semireacciones en una celda electrolítica.  Diseñar un experimento usando una celda electrolítica, un amperímetro y un cronómetro que prediga la cantidad de metal depositado en un electrodo, con el tiempo y la corriente como variables; en un ambiente simulado.  Diseñar un experimento usando una celda electrolítica, un amperímetro y un cronómetro que prediga el tiempo requerido para depositar una cantidad específica de metal en un electrodo mientras se varía la corriente.

III.

MATERIALES Y EQUIPOS

—Electrolisis (simulación) IV.

PROCEDIMIENTO

NOTA: Es recomendable que ejecute el DEMO en la pestaña “Experiment” para observar la manipulación del aparato (en la simulación). 1. En la programación de la pestaña “Actividades” de la Plataforma EVA-UNI (UNI, 2020), ingrese al link Electrólisis, esto lo direccionará a una simulación de celdas electroquímicas (Pearson Education, 2014). La simulación es similar al sistema mostrado en la figura 1.

Elaborado y adaptado por: Javier Pavón

1 de septiembre de 2021

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Para usar el simulador, primero debe ingresar a la website y elegir la pestaña “Experiment” posteriormente elegir “Run Experiment” de las opciones que se muestren. 2. Deberá seguir el siguiente orden para realizar un montaje de celda:      

Seleccionar electrodo en el ánodo Seleccionar electrodo en el cátodo Seleccionar solución acuosa en los electrodos. Indicar el amperaje. Establecer el tiempo. Encender el switch on-off.

3. Si lo que desea es una nueva celda, presione RESET en el aparato; en cambio si desea repetir el procedimiento anterior presione RERUN. Mientras se está ejecutando la electrólisis, puede observar el fenómeno a nivel microscópico en “Macroscopic View” haciendo click en los íconos de lupa.

Figura 1. Simulación de una celda electrolítica. 4. Realice todas las combinaciones posibles (Greenbowe, 2017) con los electrodos disponibles. Tenga en cuenta que los electrodos también pueden ser iguales en la misma celda. Para cada celda electrolítica realice los incisos 5 y 6.

Elaborado y adaptado por: Javier Pavón

1 de septiembre de 2021

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5. Manteniendo la corriente constante ¿Cómo influye el incremento del tiempo en la masa de metal depositada? Los intervalos de la variable realícelo de manera uniforme. Corrida 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Run time (seg) VARIABLE

Intensidad (A) FIJO

100

1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50

1500

Masa depositada en los electrodos

Moles depositados

6. Manteniendo el tiempo de prueba constante ¿Cómo influye el incremento de la corriente en la masa de metal depositada? Los intervalos de la variable realícelo de manera uniforme. Corrida

Run time (seg) FIJO

Intensidad (A) VARIABLE

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000

0.50

Masa depositada en los electrodos

Moles depositados

3.50

7. Diseñe un experimento para recubrir una pieza metálica con 1.5g de Zinc. Realice una tabla, con diez corridas, en donde el tiempo esté en función de la corriente. Corrida

Run time (seg) F(x)

Intensidad (A) x

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Elaborado y adaptado por: Javier Pavón

Masa depositada

Moles depositados

1.5g 1.5g 1.5g 1.5g 1.5g 1.5g 1.5g 1.5g 1.5g 1.5g

1 de septiembre de 2021

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V.

CUESTIONARIO

a. Seleccione dos celdas (la que tengan mayor y menor cantidad de masa depositada) y grafique la masa de metal depositada en función del tiempo. Explique el resultado. b. Seleccione dos celdas, diferentes al inciso anterior, y grafique la masa de metal depositada en función de la corriente. Explique el resultado. c. Haga una captura de pantalla para las corridas de las celdas electrolíticas involucradas en los dos incisos anteriores. d. ¿Cuántos coulumbs/Faraday requirió el inciso 7? e. Realice una tabla (similar a las anteriores) con el resumen de todas la semireacciones de reducción obtenidas en el inciso 4, e incluya una columna con los moles de e– gastados. f.

¿Qué puede deducir a partir del análisis de la tabla del inciso anterior?

VI.

BIBLIOGRAFÍA

Greenbowe, T. (08 de 09 de 2017). ChemDemos. Recuperado el 20 de septiembre de 2020, de https://chemdemos.uoregon.edu/sites/chemdemos1.uoregon.edu/files/Electrol ysisPart1%20Lectureless%20Notes.pdf Pearson Education. (2014). Recuperado el 21 de septiembre de 2020, de Chemistry Simulations: Electrolysis: https://media.pearsoncmg.com/bc/bc_0media_chem/chem_sim/html5/Electro/ Electro.php UNI. (2020). Entorno Virtual de Aprendizaje. Recuperado el 1 de septiembre de 2020, de https://eva.uni.edu.ni/

Elaborado y adaptado por: Javier Pavón

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