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• Henry Natividad

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OBJETIVOS:

MARCO TEÓRICO: Primera ley de Faraday de la Electrolisis Este principio fundamental de la electrolisis, se puede expresar de La cantidad de cualquier elemento liberada ya sea en el cátodo o en el ánodo durante la electrólisis, es proporciona a la cantidad de electricidad que atraviesa la solución. [1]

W: Masa electro-depositada en el cátodo (g). K: equivalente electroquímico del elemento electro-depositado (g/F) K= Peso atómico del elemento / Valencia I: intensidad de corriente (coulomb/s) T: tiempo transcurrido (s)

Electrodeposición de aleaciones: Los metales pueden depositarse a partir de una disolución que contiene varios iones, dando lugar a verdaderas aleaciones, algunas de las cuales difícilmente se consiguen por otros métodos. La electrocodeposición de metales depende de sus respectivos potenciales de deposición. El potencial del electrodo donde tiene lugar el proceso debe de ser uniforme en toda su superficie de tal modo que se tenga que la composición de los dos metales sea la misma en todo el cátodo. Para el caso del latón (aleación de cobre y zinc), en el cátodo se desarrolla dos reacciones electródicas de reducción, es decir se produce un deposito simultaneo de cobre y zinc. Por lo tanto es necesario escribir las expresiones para la densidad de corriente I1 y I2, para dos metales. Ya que todas las reacciones se desarrollan en función de la sobretensión de activación y es válida la aproximación de la ecuación de Butler-Volmer, y se puede escribir:

Donde Entonces: (

)

(

)

(

)

Electrodeposición de aleación Cu- Zn Por lo tanto, si se está considerando el depósito simultáneo de los dos metales, cobre y zinc, la relación de densidad de corriente con que se depositan los metales depende de su densidad de corriente de canje y de la diferencia de sus potenciales de equilibrio. La aplicación del latonado, esta básicamente en cambiar una o más propiedades del depósito, como el color, lustre, dureza, ductibilidad y resistencia a la corrosión. Pero es evidente que hay ciertos factores que determinan si dos metales pueden ser codepositados de una solución acuosa, como: Equilibrio de potenciales. Es obvio que si los potenciales estándar de los metales, como del cobre +0.34 volts y para el zinc -0.76 volts, es mucho mas fácil depositar cobre que zinc, y que es muy improbable que se electropositen los dos simultáneamente. Pero afortunadamente la formación de sales complejas y iones de cualquier metal siempre resulta e disminución de la actividad ion-metal. y esto hace desde el punto de vista del depósito de la aleación, el cambio relativo en la actividad del ion por la formación de complejos de un tipo determinado es diferente del ordinario para los dos metales. El acomplejamiento con cianuros hace que el potencial estático se vuelva más negativo con respecto a su potencial estándar; lo que hace que los potenciales se acerquen y halla una mayor probabilidad de que los metales se reduzcan simultáneamente. Polarización del cátodo. Si no hubiera polarización en el cátodo por el depósito de los metales seria en la misma proporción en todas las densidades de corriente. Estas condiciones no de alcanzan nunca en ninguno de los sistemas actuales de aleación, porque generalmente las curvas de polarización de cátodos de cualquiera de los metales en sus sales complejas tienen pendientes de consideración, es decir, la polarización aumenta con el aumento en densidad de corriente. El metal que tienen mayor tendencia a reducirse (metal noble) es el cobre, por lo que juega un papel muy importante para dar la formulación del baño, ya que el porcentaje de cobre en la composición del baño, no va a ser el mismo que el porcentaje de cobre reducido en el cátodo, sería mayor en el caso del metal más noble. Y por otro lado la densidad de corriente favorece la reducción del metal menos noble en el cátodo.

3. DATOS Y RESULTADOS:

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Electrodeposición de aleación Cu- Zn

3.1 DATOS EXPERIMENTALES. I( A/dm2) 60 s 90 s 0.5 0.008 g 0.021 g 1.0 0.018 g 0.028 g 1.5 0.021 g 0.028 g Tabla 1. Masas electrodepositada experimental.

120 s 0.025 g 0.034 g 0.040 g

3.2 DATOS TEÓRICOS. Masa molar del Cobre: 63.546 g/mol Masa molar del Zinc: 65.37 g/mol I( A/dm2) 60 s 0.5 0.017 g 1.0 0.034 g 1.5 0.051 g Tabla 2.Masa de Cu electrodepositada teórica

90 s 0.025 g 0.051 g 0.076 g

I( A/dm2) 60 s 90 s 0.5 47.4% 83.0% 1.0 53.3% 55.3% 1.5 41.5% 36.9% Tabla 4. Eficiencia catódica expresada en porcentaje corriente y tiempo.

3.3 RESULTADOS.

3

120 s 0.034 g 0.068 g 0.101 g

120 s 74.1% 50.4% 39.5% para cada intensidad de

Electrodeposición de aleación Cu- Zn

Masa depositada vs. densidad de corriente t=60 s 0.06

masa (g)

0.05 0.04 0.03

Masa exp.

0.02

Masa teo.

0.01 0 0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

densidad de corriente ( A/ dm2)

Grafico 1: Comparación de los valores experimentales y teóricos de las masas depositadas. Para un tiempo de 60 s.

Masa depositada vs. Dendidad de corriente t=90 s 0.08 0.07

masa (g)

0.06 0.05 0.04

Masa exp.

0.03

Masa teo.

0.02 0.01 0 0.000

0.500 1.000 1.500 densidad de corriente ( A/dm2)

2.000

Grafico 2: Comparación de los valores experimentales y teóricos de las masas depositadas. Para un tiempo de 90 s.

4

Electrodeposición de aleación Cu- Zn

Masa depositada vs. Densidad de corriente t= 120 s 0.12 0.1

masa (g)

0.08 0.06

Masa exp.

0.04

Masa teo.

0.02 0 0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

densidad de corriete (A/dm2)

Grafico 3: Comparación de los valores experimentales y teóricos de las masas depositadas. Para un tiempo de 120 s.

Eficiencia catódica vs. Tiempo 90.0 Eficiencia catódica(%)

80.0 70.0 60.0 50.0

0.5 A/ dm2

40.0

1 A/ dm2

30.0

1.5 A/ dm2

20.0 10.0 0.0 0

50

100

150 tiempo (s)

Grafico 4: Eficiencia catódica vs. Tiempo para cada densidad de corriente.

5

Electrodeposición de aleación Cu- Zn 3.4 MUESTRAS DE CÁLCULO. 

Cálculo de masa experimental electrodepositada.

Sea: Mi: masa inicial del electrodo limpio y seco. Mf: masa final del electrodo luego que ocurre la electrodeposición. Me. Masa electrodepositada.

Entonces para I= 0.5 A y t= 60s

De manera análoga se realizó los cálculos para las demás intensidades y tiempos, obteniéndose los valores que se consignan en la tabla 1.



Cálculo de masa teórica electrodepositada.

Ya que la aleación, en nuestro caso de Zinc- Cobre, involucra más de un elemento que será parte de la masa electrodepositada, no se puede aplicar directamente la primera ley de Faraday para obtener la masa teórica; sin embargo si tomamos en cuenta que una parte de la intensidad de corriente en la codeposición es usada para depositar el cobre y la otra parte, para depositar zinc; además, considerando que en todo momento de la electrolisis hubo codeposición del latón de una composición aproximada 70% de Cu y 30% de Zn. La masa teórica estimada sería:

M aleación = 0.7x M Cu

+ 0.3x M Zn

Usando la ley de Faraday , hallamos la masas para cada metal por separado.

→ →

--------------------->

. Elect. de

----------------------> M --------------------->

. Elect. de

----------------------> M

6

Electrodeposición de aleación Cu- Zn

Entonces para tiene:

y

reemplazando en las relaciones anteriores se

M Cu M Cu

M Zn M Zn Luego en : M aleación = 0.7x M Cu

+ 0.3x M Zn

M aleación = 0.7x (0.019755)

+ 0.3x (0.01016)

M aleación = 0.016876g De manera análoga se realizó los cálculos para las demás intensidades y tiempos, obteniéndose los valores que se consignan en la tabla 2.



Cálculo de la eficiencia catódica.

mTeo:masa de aleación teórica. mExp :masa de aleación experimental. Eficiencia catódica Entonces para Eficiencia catódica

y (

)

De manera análoga se realizó los cálculos para las demás intensidades y tiempos, obteniéndose los valores que se consignan en la tabla 3.

4. DISCUSIÓN DE RESULTADOS:

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Electrodeposición de aleación Cu- Zn

 . 5. CONCLUSIONES:

6. BIBLIOGRAFÍA [2] William Blum y George Hogaboom. "Galvanotecnia y Galvanoplastia". Editorial Continental, S.A. México. Julio 1985. Páginas: 463-480.

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