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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