UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA

Grupo 3

Fecha de realización: 21/06/12

Fecha de entrega: 28/06/12

Integrantes:

Jorge Pérez David Llumiquinga Eduardo Quiñonez Patricia Silva Wilson Duque

1. TEMA: Electroniquelado 2. OBJETIVO

a. Determinar la influencia de la temperatura, tiempo y densidad de corriente para lograr el niquelado de monedas de cobre.

3. MARCO TEÓRICO

La electrodeposición, o galvanoplastia, es un proceso electroquímico de chapado donde los cationes metálicos contenidos en una solución acuosa se depositan en una capa sobre un objeto conductor. El proceso utiliza una corriente eléctrica para reducir sobre la superficie del cátodo los cationes contenidos en una solución acuosa. Al ser reducidos los cationes precipitan sobre la superficie creando un recubrimiento. El espesor dependerá de varios factores.

La electro posición se utiliza principalmente para conferir una capa con una propiedad deseada (por ejemplo, resistencia a la abrasión y al desgaste, protección frente a la corrosión, la necesidad de lubricación, cualidades estéticas, etc.) a una superficie que de otro modo carece de esa propiedad. Otra aplicación de la electro posición es recrecer el espesor de las piezas desgastadas en este caso se hará el electroniquelado.

4. PARTE EXPERIMENTAL Materiales:

o Fuente de poder o Vaso de precipitación de 1000 mL o Termómetro o 1 Moneda de 1 centavo norteamericano (nueva)

o Ánodo de níquel o Balanza o Cronometro o Agitador magnético con fuente de calentamiento o Multímetro

Reactivos: o HNO3 5% o Agua destilada o NiSO4 . 6H2O o H3BO3 Baño de níquel tipo Watts o NiCl2 . 6H2O

5. PROCEDIMIENTO

Armar el equipo de acuerdo con la siguiente imagen:

Colocar 250 mL de baño tipo watts en el vaso de precipitación. Lavar la moneda de un centavo (previamente pesada) con HNO3 al 5% y luego

con agua destilada, hasta observar que queden limpias y brillantes. Conectar la pieza de níquel al ánodo (polo positivo) y la moneda de un centavo

al cátodo (polo negativo). Encender la fuente de poder e iniciar el proceso de niquelado, estableciendo

los parámetros: temperatura, intensidad de corriente y tiempo de niquelado. Al terminar el proceso, lavar las monedas con agua destilada y pesar en balanza

analítica. Calcular el depósito de níquel en la moneda.

6. RESULTADOS

MONEDA DE COBRE

PESO INICIAL

PESO FINAL DEPÓSITO DE NÍQUEL

% DE NÍQUEL

1 2,48 g 2,51 g 0,03 g 1,2 %2 2,53 g 2,55 g O,02 g 0,78 %

3 2,50 g 2,51 g 0,01 g 0,398 %4 2,48 2,50 g 0,02 g 0,8%

LÁMINA DE BRONCE

PESO INICIAL

PESO FINAL DEPÓSITO DE NÍQUEL

% DE NÍQUEL

1 0,76 g 0,77 g 0,01 g 1,29 %2 0,76 g 0,79 g O,03 g 3,8%3 0,65 g 0,66 g 0,01 g 1,51 %4 0,64 0,67 0,03 g 4.5%

Tiempo(s) 1,21Peso(g) 0,64Peso con niquelado(g) 0,67

7. OBSERVACIONES Al introducir la moneda en el vaso de precipitación donde estaba el

baño tipo watts, y esperar un tiempo para que se diera el proceso de niquelado observamos que al sacar la moneda, ésta había obtenido el niquelado con el color sumamente brillante.

Al pesar la moneda totalmente niquelada observamos que aumentó su peso debido al depósito de níquel que ésta había obtenido.

De igual manera pero en menor proporción se observó lo mismo en la lámina de bronce.

El niquelado es apreciable en un color plateado opalescente.

8. DISCUSIONES Determinamos que la eficiencia del recubrimiento de níquel de la lámina 2 y 4,

requirió el óptimo funcionamiento del bañó de Watts, así como la correcta preparación de la superficie de depósito. Es decir lavar correctamente la moneda y la lámina, con ácido nítrico y agua destilada hasta observar que queden limpias y brillantes

Observamos que los resultados obtenidos en las monedas 2, 3 y 4 no fue el esperado debido a l aumento de la temperatura ya que este factor favorece la movilidad de los iones metálicos causando el incremento de la conductividad del electrolítico de esta forma generando un bajo depósito de níquel en la superficie.

Debido a la concentración de los pocos iones generados en la solución electrolítica, formo depósitos de níquel eficientes en la lámina 2 y 4.

El tiempo utilizado en las monedas 3, 1 y las láminas 2, 4. Podemos decir que la temperatura, intensidad y concentración a la cual se encontraron sometidos los metales fueron variando debido a la pureza de la superficie de depósito.

9. CONCLUSIONES Las propiedades de la capa de un recubrimiento de níquel químico sobre las monedas de

cobre y las láminas de bronce dependieron de la pureza, del tratamiento previo y del espesor de la capa.

Aunque el cobre y las láminas de bronce tienen peso similar, el depósito de níquel fue diferente siendo más óptimo en las láminas de bronce, debido a que son aleaciones.

El ácido bórico reduce la formación de defectos a altas densidades de corriente que se genera por la acidificación de la solución debido al exceso de iones H+.

El recubrimiento de níquel efectuado en las monedas y las láminas se realizó con el fin de mejorar la resistencia a la corrosión y oxidación, que puedan degenerar las superficies.

Verificamos que el depósito de níquel encontrado al pesar las monedas 1, las láminas 2 y 4 fue óptimo, debido a la influencia de la intensidad de corriente empleada por la fuente de poder y la correcta preparación del baño electrolítico

10. CUESTIONARIO ¿Qué es el electroniquelado?

El níquel junto con el cromo se aplica en la galvanotecnia, tanto para proteger contra la corrosión como para fines decorativos en los recubrimientos de objeto de hierro, de acero, de aluminio y de latón. El níquel presenta un potencial más noble que el hierro.

¿Cuáles son los componentes y cantidades del Baño de níquel tipo watts?

Los baños Watts de níquel pueden depositar tanto níquel brillante como semi brillante. El níquel brillante se utiliza normalmente para fines decorativos y de protección contra la corrosión. Los recubrimientos semi brillantes se utilizan para el níquel ingeniería donde no se desea un alto brillo.

Nombre químico Fórmula Brillo Semi brillante

Sulfato de níquel NiSO4·6H2O 20–40 oz/gal 30–40 oz/galCloruro de níquel

NiCl2·6H2O 8–20 oz/gal 4–6 oz/gal

Ácido bórico B(OH)3 5–7 oz/gal 5–7 oz/gal

El sulfato de níquel es el principal proveedor de metal, el cloruro de níquel mejora el proceso debido al contenido de cloruro de la disolución anódica. El ácido bórico actúa como sustancia tampón, es decir, mantiene el pH dentro un rango.

Efecto de parámetros como: densidad de corriente, agitación y temperatura en el proceso de niquelado.

Densidad de corrienteLa influencia de este factor es decisivo en la estructura de la electrodeposición formada, un aumento de la densidad conlleva a la disminución del tamaño de la moneda, existe un límite de aumento de la densidad que al sobre pasar produce depósitos quebradizos.

TemperaturaEl incremento de la temperatura favorece en la formación de depósitos brillantes y de granos finos.AgitaciónLa agitación impide el empobrecimiento de los iones metálicos de la zona catódica y la adherencia de burbujas gaseosas (Hidrogeno) sobre el cátodo.Uno de los sistemas de agitación utilizados consiste el insuflar aire comprimido por el fondo de la cuba.Otro sistema de agitación consiste en producir el desplazamiento horizontal o vertical del cátodo.

¿Qué es una batería?

Se denomina batería, batería eléctrica, acumulador eléctrico o simplemente acumulador, al dispositivo que almacena energía eléctrica, usando procedimientos electroquímicos y que posteriormente la devuelve casi en su totalidad; este ciclo puede repetirse por un determinado número de veces. Se trata de un generador eléctrico secundario; es decir, un generador que no puede funcionar sin que se le haya suministrado electricidad previamente, mediante lo que se denomina proceso de carga

Suponiendo que las celdas hubieran funcionado hasta que se haya formado en el cátodo 10 g de hidrogeno y que el rendimiento es del 100%. Calcular el peso de cinc que se disuelve, el peso de cobre que se deposita, el número de coulomb que se producen en la célula voltaica y el número de electrones que pasan por el electrodo de cinc.

2H++2e- H2

10gH2 x1mol de H 22,01 gH 2

x2mole− ¿1molH 2

¿x96500C

1mol e−¿¿=960199,0C

Cu2++2e-Cuo

960199C x1mole− ¿96500C

¿x2molCu

2mol e−¿¿x63,54 gCu1molCu

=316,11gCu0

Zn2+ +2e-Zn0

960199C x1mole− ¿96500C

¿x1mol Zn

2mol e−¿¿x63,54 gZn1mol Zn

=325,32gZn0

11. BIBLIOGRAFÍA http://es.wikibooks.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_de_fabricaci%C3%B3n/

Niquelado Metalurgia General, Volumen 2. F. R. Morral, E. Jimeno. Molera