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"Celdas Electrolíticas"

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by

Diana Medina

on 19 June 2014

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Transcript of "Celdas Electrolíticas"

"Celdas Electrolíticas"

Objetivos
General:
Reconocer los tipos de celdas electrolíticas y sus aplicaciones
Celdas
Electrolíticas
Se denomina celda electrolítica al dispositivo utilizado para la descomposición mediante corriente eléctrica de sustancias ionizadas
denominadas electrolitos
LEYES DE
FARADAY
Para calcular la cantidad de producto formado por el pasaje de una dada cantidad de electricidad se emplean las leyes de Faraday. Estas establecen una relación precisa entre la cantidad de cambio químico producido por la energía eléctrica y la cantidad de esta última empleada para tal fin.
Procedimientos
* Celda o cuba electrolítica
* Electrolito
* Electródo:
Activo
Inerte
Ánodo
Cátodo
* Batería

Introducción
Conceptos previos
Caso de aplicación
APLICACIONES DE LAS CELDAS ELECTROLITICAS
1. Explicar que es una celda electrolítica
3. Describir los procesos químicos involucrados en el funcionamiento de
una celda electrolítica
4. Describir algunos ejemplos y aplicaciones industriales de la electrólisis
A principios del siglo XIX, Michael Faraday, científico inglés que descubrió
que las soluciones acuosas de ciertas sustancias conducían la corriente
eléctrica, mientras que el agua pura y las soluciones de otras no la
conducían. Faraday llamo electrolitos a las sustancias cuyas soluciones
acuosas conducen la corriente y no-electrolitos a las sustancias que no son
descompuestas por la electricidad.
En 1830 Faraday comenzó sus experimentos para determinar los principios
que relacionan la cantidad de material que se remueve o se deposita
durante la electrolisis, entendiéndose que entre más tiempo se le aplique la
corriente a la solución, más grande es la cantidad de iones separados,
mientras que la masa que se acumula en el electrodo debe ser igual a la
masa atómica del mismo electrodo, pero inversamente proporcional en las
valencias entre ion y electrodo.
Las leyes que rigen los procesos electrolíticos fueron establecidas por
Michael Faraday. En esta ocasión nuestro trabajo de investigación está
enfocado a las celdas electrolíticas, las cuales explicaremos y describiremos
con detalle a lo largo de la presente exposición.
Electroquímica
El área de la química que estudia la conversión entre la energía eléctrica y
energía química es la electroquímica
Reacciones
REDOX
Los procesos electroquímicos son reacciones redox (oxidación - reducción).
Electrólisis
Es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad. En ella ocurre la captura de electrones por los cationes en el cátodo (una reducción) y la liberación de electrones por los aniones en el ánodo (una oxidación).
En la electrólisis se pueden distinguir tres fases:
* Ionización

* Orientación

* Descarga
Primera ley
La masa de un elemento depositada en un electrodo es proporcional a la cantidad de electricidad que pasa a través de la solución del electrolito o del electrolito fundido:
m = E.q (1)

Segunda ley
La masa de un elemento depositado o disuelto en un electrodo es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que circuló en la celda. Se puede expresar mediante la igualdad:

(I*t)/F=(m*v)/M

Se hace pasar una corriente de 0.5 A durante 2 horas, a través de 1 litro de disolución de nitrato de plata 0.1 M. Una vez finalizada la electrolisis y sabiendo que la masa atómica de la plata es igual a 107.9 g/mol. Determine la masa de plata depositada en el cátodo
* Electrodepositación:
Proceso mediante en cual un metal puede ser depositado sobre otro (Se le conoce como chapear o platear)

* Proceso de Hall-Héroult

* Celda de Down

* Electrometalurgia del cobre

Proceso de Hall-Héroult
(Electrometalurgia del Aluminio)
El Al2O3 ya purificado se disuelve en criolita fundida ,la cual tiene un punto de fusión de 1012°C y que es un conductor muy efectivo de la corriente.
En la siguiente figura de emplean barras de grafito como anodos consumiendose durante el proceso de la electrólisis
* Anodo: C(s)+2º2-(l)--->CO2(g)+4e-
* Catodo: 3e-+Al3+(l)--->Al(l)

Celda de Down(Electrometalurgia del Sodio)
El medio electrolítico a través del cual fluye la corriente es NaCl fundido. Se agrega cloruro de Calcio CaCl2 para disminuir el punto de fusión del medio (de 804°C a 600°C)el Na(l) y el Cl2(g) no se ponen en contacto ni se forma NaCl, el Na debe mantenerse sin contacto con el oxigeno debido a que en las altas temperaturas de la celda el metal se oxidara con facilidad

Based on Jim Harvey's speech structures
2. Identificar las partes de una
celda electrolítica
Como la cantidad de electricidad es: q = i.t, la expresión anterior (1) puede escribirse también como:

m = E.i.t (2)

Partes de una celda electrolítica:
La masa de un elemento depositado o disuelto en un electrodo es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que circuló en la celda. Se puede expresar mediante la igualdad:
(𝐼*t)/F = (m*v) /M

Donde
I= Intensidad de Corriente Eléctrica (En Amperios o Culombio/segundo)
t= tiempo (segundos)
F= Constante de Faraday (96485 C/mol)
m= masa depositada
v= valencia
M= Masa molar

La cantidad de plata depositada por esa corriente de 0,5 A durante 2 horas se calcula aplicando las Leyes de Faraday al proceso de reducción de la plata:
Ag+ + 1e- ---> Ag

en el cual la valencia es 1
El Cobre en bruto se obtiene en el ánodo de una celda en la cual el medio electrolítico viene a ser una disolución de sulfato de cobre. Se emplean como cátodos laminas de cobre puro . La aplicación de un Voltaje adecuado da como resultado la oxidación del cobre metálico en el ánodo y la reducción de Cu2+ en el cátodo para formar cobre metálico .
Electrometalurgia del Cobre
El cobre en bruto que se emplea como material del ánodo contiene muchas impurezas: arsénico, selenio, telurio, oro, plata y platino. Las impurezas metálicas que son mas reactivas se oxidan fácilmente el en ánodo pero no se depositan el cátodo (por sus potenciales de reducción, menores que el del cobre), los metales menso reactivos forman parte del desecho bajo el ánodo posteriormente se procesan para su obtención. (Los desechos de ánodo en celdas de cobre representan la cuarta parte de producción de plata y octava de oro en Estados Unidos)
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