electrometalurgia 2
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ELECTROMETALURGIA
«AÑO DE LA PROMOCION DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y COMPROMISO CLIMATICO»
UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN
FACULTAD DE INGENIERIA
ALEXANDER ESCOBAR AROCUTIPA 2010-34761
CONTENIDO DEL TEMA
DESARROLLO HISTORICO DE LA ELECTROQUIMICA
ELECTROMETALURGIA
PROCESOS ELECTROMETALÚRGICOS
- Electro obtención (Electrowinning) de metales - Electro refinación (Electrorefining) de metales - Galvanoplastia (Electroplating) - Electro conformado (Electroforming)
ELECTROQUIMICA
ELECTROLISIS - Reacción redox (Oxidación-reducción)
TIPOS DE TRANSFORMACIONES - Transformaciones espontáneas - Transformaciones no espontáneos
TIPOS DE REACCIONES - Reacción de oxidación - Reacción de Reducción
DESARROLLO HISTORICO DE LA ELECTROQUIMICA
Fue descubierto accidentalmente en 1800 por William Nicholson mientras estudiaba el funcionamiento de las baterías. Entre los años 1833 y 1836 el físico y químico inglés Michael Faraday desarrolló las leyes de la electrólisis que llevan su nombre y acuñó los términos electrolíticos.
Michael Faraday, Químico inglés considerado el fundador de la electroquímica actual. Estudio solo la primaria, para su suerte fue ayudante de un encuadernador y fue ahí donde aprovecho para auto educarse.
William Nicholson Michael Faraday
DESARROLLO HISTORICO DE LA ELECTROQUIMICA
Fines del siglo XVIII Se establece la diferencia entre:Cuerpos conductores. Ej. Metales.Cuerpos no conductores. Ej. Azufre, sales. Soluciones:
a) Conducen corriente eléctrica.b) No conducen corriente eléctrica.
Por los años 1832 . FaradayIntroduce los términos: electrólisis, electrolito, electrodo, ánodo, cátodo, ión, catión y anión y formula las leyes cualitativas y cuantitativas
En 1889Se produce la aplicación en la electrodeposición del aluminio por Herault en Francia y Hall en EE.UU.
ELECTROMETALURGIA
La electrometalurgia se define como la rama de la metalurgia que usa la energía eléctrica para la producción y tratamiento de los metales, la energía eléctrica es convertida en
calor con el fin de producir la temperatura necesaria para el proceso o servir para descomponer un compuesto por acción de electrolítica en el que el calor generado es relativamente pequeño ó por electrolisis, en la que la cantidad de calor empleado es
necesariamente grande. La electrometalurgia en solución
acuosa : Aplicada fundamentalmente a la producción de Cu, Zn, Ni, Co, Pb, Ag, Au y otros metales menores (Cd, Cr, Mn, Ga, Ti, Te).
La electrometalurgia en sales
fundidas : Aplicada principalmente a la producción de Al, Li, Mg, Na, K y otros metales menores (Tierras raras, Ti, V, W, Zr, Th).
PROCESOS ELECTROMETALURGICOS
A - Electro obtención (Electrowinning) de metales B - Electro refinación (Electrorefining) de metales C - Galvanoplastia (Electroplating) D - Electro conformado (Electroforming)
PROCESOS ELECTROMETALURGICOS
A - Electro obtención (Electrowinning) de metales
Consiste en la extracción de metales a partir de soluciones, en forma de depósitos metálicos puros, densos y compactos o depósitos metálicos en polvo (pulvi-electrometalurgia) o bien, depósitos de compuestos metálicos (óxidos, hidróxidos o sales).
PROCESOS ELECTROMETALURGICOS
B - Electro refinación (Electrorefining) de metales
Consiste en la obtención de depósitos metálicos de alta pureza a partir de un metal impuro. Consiste en recubrimientos metálicos delgados con fines anticorrosivos o estéticos ( cromados)
PROCESOS ELECTROMETALURGICOS
C - Galvanoplastia (Electroplating)
Consiste en recubrimientos metálicos delgados con fines anticorrosivos o estéticos (cromados). El proceso se basa en el
traslado de iones metálicos desde un ánodo a un cátodo, donde se depositan, en un medio líquido acuoso, compuesto
fundamentalmente por sales metálicas y ligeramente acidulado.
PROCESOS ELECTROMETALURGICOS
D - Electro conformado (Electroforming)
Consiste en la elaboración de piezas metálicas especiales por vía electrolítica.El electroconformado es un proceso de deposición electrolítica utilizado para la
fabricación de cáscaras metálicas de pared delgada. Su principal atractivo es su gran capacidad para reproducir hasta el más mínimo detalle de la superficie del modelo empleado en el proceso. Es conocido desde mediados del siglo XIX, y es empleada
hoy en día para la fabricación de productos de rejilla de precisión, en micro y nanofabricación, y en el desarrollo de herramientas y utillajes
ELECTROQUIMICA
La electroquímica es una rama de la química que estudia las reacciones químicas producidas por acción de la corriente
eléctrica, así como la producción de corriente eléctrica, mediante reacciones químicas.
Transformación química Energía eléctrica
Batería y EW
La electrolisis, o descomposición de la materia que acompaña al paso de la electricidad a través de ella, y la acción de la celda galvánica, o el papel de una
reacción química como un generador eléctrico. En cualquier proceso electrolítico debe producirse una reacción de oxidación en el ánodo y una reacción de reducción en el cátodo. La palabra Electrólisis viene de las raíces electro,
electricidad y lisis, separación
ELECTROLISIS
- +
+
+ -
-
- +
+
-
-
+
-+
ánodo
Catión
Cátodo
anión
La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos es aportada por la fuente de alimentación eléctrica.
En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre estos y los iones, produciéndose nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones al ánodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del cátodo (-).
Se funde o se disuelve el electrólito en un determinado disolvente, con el fin de que dicha sustancia se separe en iones (ionización).
Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la disolución. El electrodo conectado al polo positivo se conoce como ánodo, y el conectado al negativo como cátodo
Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones negativos, o aniones, son atraídos al ánodo, mientras que los iones positivos, o cationes, se desplazan hacia el cátodo.
PROCESO DE ELECTROLISIS
• En todo proceso electrolítico ocurren dos semirreaciones:
• REDUCCIÓN: se caracteriza por una ganancia de electrones y se verifica en el electrodo negativo (cátodo)
• OXIDACIÓN: se caracteriza por una pérdida de electrones y se verifica en el electrodo deficiente de electrones o positivo (ánodo)
No obstante , estas reacciones no son necesariamente la de oxidación de los iones negativos y la de reducción de los iones positivos presentes en la disolución. En una disolución acuosa, tanto el agua como los electrodos pueden ser oxidados o reducidos.
PROCESOS DE ELECTROLISIS
Las reacciones en las que el nº de oxidación de dos ó más sustancias cambia se llaman reacciones de oxidación reducción
(0) (+2) (+2) (0)Zn ( s) + Cu2+ ( ac) → Zn2+ ( ac) + Cu(s)
Las reacciones redox constan de dos partes o semireacciones que ocurren simultáneamente.
OXIDACIÓN: PÉRDIDA de electrones de una molécula, átomo ó ión.
Zn ( s) → Zn2+ ( ac) + 2e-
REDUCCIÓN: GANANCIA de electrones de una molécula, átomo ó ión.
Cu2+ ( ac) + 2e- → Cu(s)
REACCION REDOX (OXIDACION – REDUCCION)
El estado o número de oxidación (EOX ) es la carga eléctrica que tiene un elemento cuando forma parte de un compuesto.
Oxidante (Agente Oxidante)Cualquier sustancia pura (elementos, compuestos) que capta, recepta o gana electrones para reducirse. El oxidante contiene siempre al elemento que se reduce.Reductor (Agente Reductor)Sustancia pura (elementos, compuestos) que cede, dona o pierde electrones para oxidarse. El reductor contiene al elemento que se oxida.
ESTADOS DE OXIDACION
Zn = Agente Reductor. Su estado de oxidación pasa de 0 a +2, dona electrones a los iones cobre y hace que se reduzca.
Cu++ = Agente Oxidante. Su estado de oxidación pasa de +2 a 0, acepta electrones del zinc metálico y hace que éste se oxide.
022
02
2
CuZnCuZnCueCu
eZnZn
Experimentalmente, no es posible observar una semireacción aislada, debido a que siempre debe haber una segunda semireacción que sirva como fuente o como receptor de electrones, es decir, una semireacción individual es un concepto teórico
EJEMPLO
B - Transformaciones no espontáneos. Si un metal en la naturaleza se encuentra como óxido o sulfuro es necesario dar energía para obtener el metal, entonces esta transformación no es espontánea. Energía eléctrica Transformación química
Proceso no espontáneo
TIPOS DE TRANSFORMACION
TIPOS DE REACCIONES
A) Reacción de oxidación
El oxigeno es un gas fácilmente disponible del medio ambiente y toma parte en muchas reacciones de la vida cotidiana.
La adición de oxigeno a un átomo, ión o una molécula; se conoce como una reacción de oxidación. Ej. Un metal al medio ambiente será oxidado.
Remoción de electrones desde un átomo o grupo de átomos, es también una reacción de oxidación, es decir pierde electrones y
por lo general se carga positivamente, pero también se puede neutralizarse, como en el caso del cloro.
Ejemplo. Feº = Fe+2 + 2e- 2Cl- = Cl2 + 2e-
TIPOS DE REACCIONES
B - Reacción de Reducción
Remoción de oxigeno. La reacción de reducción es una reacción opuesta a la reacción de oxidación, es decir el oxigeno será removido del óxido.
TIPOS DE REACCIONES
B - Reacción de Reducción
Adición de electrones, a un átomo o grupo de átomos, también es una reacción de reducción, es decir gana electrones y por lo general se neutraliza o se carga negativamente.
Cl2 + 2e- = 2Cl- Cu++ + 2 e- = Cuº
TIPOS DE REACCIONES
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