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ELECTRODEPOSICIÓN DEL PLOMO OBJETIVOS    

Estudiar el principio de funcionamiento de las celdas electrolíticas. Estudiar a nivel experimental el funcionamiento de la electrodeposición de metales. Estudiar el rendimiento catódico de la electrodeposición de metales. Revisar los materiales con los que se construyen las celdas electrolíticas.

FUNDAMENTO TEÓRICO Es un proceso que tiene lugar cuando se aplica una diferencia de potencial entre dos electrodos y se realiza una reacción redox. La diferencia de potencial aplicada a los electrodos depende del electrolito y del material que constituye los electrodos. Las pilas que producen corriente eléctrica se denominan pilas voltaicas mientras que las pilas que consumen corriente eléctrica se denominan pilas electrolíticas. En algunas electrólisis, si el valor de la diferencia de potencial aplicada es tan sólo ligeramente mayor que el calculado teóricamente, la reacción es lenta o no se produce, por lo que resulta necesario aumentar el potencial aplicado. Este fenómeno se da cuando en alguno de los electrodos se produce algún desprendimiento de gas. El potencial añadido en exceso se denomina potencial de sobretensión. La cantidad de producto que se forma durante una electrólisis depende de: a. La cantidad de electricidad que circula a través de la pila electrolítica. b. De la masa equivalente de la sustancia que forma el electrolito.

Primera Ley de Faraday: La masa depositada por electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que ha circulado. Segunda Ley de Faraday: Si varias celdas electrolíticas conectadas en serie y provistas de electrodos inertes son atravesadas por la misma cantidad de corriente eléctrica, las cantidades de sustancia depositadas en cada electrodo son proporcionales a los equivalentes-gramo de las sustancias depositadas.

MATERIALES Y EQUIPOS: 

1 vaso de precipitado de 400mL

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Solución de CuSO4 o NiSO4 o ZnSO4 o FeSO4



1 transformador rectificador de 0 a 12 voltios y de 0 a 20 amperios.



2 cables conductores de cobre



Ánodos de cobre y zinc: níquel y electrodos de acero inoxidable.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Limpiar con lija y lavar con agua desionizada los ánodos y cátodos. Secar y pesar el cátodo

Colocar 300 mL de solución electrolítica, asignada por el profesor en el vaso de precipitado.

Conectar el ánodo al polo positivo y el cátodo al polo negativo del transformador rectificador (TR) apagado.

Medir el área del cátodo que será sumergido en la solución; este valor será útil para las pruebas siguientes.

Encender el TR y girar la perilla para aplicar un amperaje que corresponda a la densidad de corriente de 1A/dm2 durante 3 min.

Luego de 3 min. apagar el TR, desconectar el cátodo, lavar con agua de caño y enjuagar con agua desionizada. Secar, pesar y anotar datos

Repetir utilizando difrentes valores de amperaje.

DATOS Densidad (A/dm2) 2.4352 4.0063 5.9701 8.1697

área en contacto del cátodo (dm²) 0.2546 0.2546 0.2546 0.2546

Intensidad (A) 0.31 0.51 0.76 1.04

Voltaje (V) 1.29 1.79 2.72 2.74

Tiempo t (min) 3 3 3 3

Masa (g) 56.113 56.127 56.252 56.408

TRATAMIENTO DE DATOS Masa de la placa inicio= 56.054 Masa esperada = (103.6* I *t)/96485.34

masa depositada(g) 0.059 0.014 0.125 0.156

masa esperada según Faraday (g) 0.0599 0.0986 0.14689 0.201

porcentaje 98.48 14.199 85.098 77.612

densidad de corriente(A/dm2) 1.2176 2.0003 2.9851 4.0848

energía utilizada 71.982 164.322 372.096 512.928

energía por unidad de masa exp 1220.0334 11737.2857 2976.768 3288

GRAFICAS

Eficiencia Vs densidad de corriente 120

eficiencia %

100

98.48 85.098

80

77.612

60 Series1

40 14.199

20

0 1

2

3

densidad de corriente A/dm²

4

Masa depositada( g) Vs densidad de corriente 0.18

0.16 0.14

masa g.

0.12 0.1 0.08

Series1

0.06 0.04

0.02 0 0

1

2

3

4

5

densida de corriente A/dm²

Masa esperada segun faraday Vs densidad de corriente 0.25

0.2

0.15 Series1 0.1

0.05

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

Comparación de la gráfica teorica con la experimental 0.25

masa g.

0.2 0.15 TEORICO

0.1

EXPERIMENTAL 0.05 0 0

1

2

3

4

5

A/dm²

OBSERVACIONES 

Al hacer la primera electrodeposición en el cátodo de latón se observó que no había electro depositado uniformemente, ya que había parte donde el plomo era más concentrado que en otras



En la primera electrodeposición se pudo notar que un área frontal del cátodo había electro depositado y la otra débilmente, la cara que se había plomado era la que estaba en posición frontal que la del ánodo de plomo.



En la tercera electrodeposición se notó que el plomado ya no era parejo y comenzaba a formar ramas de plomo alrededor del cátodo, la electrodeposición ya no era pareja.



Al terminar la cuarta electrodeposición se probó el contacto que había adquirido el plomo en el latón, para esto se lijo con una escobilla de metal, y se pudo notar que el plomo se desprendía sin mucha dificultad.

CONCLUSIONES 

Se concluye que la electrodeposición experimentalmente del plomo, no sigue exactamente la ley de Faraday pero podemos tener una aproximación de ella.



Mientras el voltaje va aumentando la electrodeposición va perdiendo eficiencia, y se observan la formación de “arbolitos” (ramas de plomo alrededor del cátodo), esto debido a el polvo que puede haber caído a la solución o simplemente porque llego al punto del voltaje donde ya no es eficiente.



Que nuestros resultados no se hayan aproximado con mucha claridad a la ley de Faraday depende mucho de las condiciones que se trabajó en el laboratorio, como la limpieza de los cátodos, la utilización de un solo ánodo, la incertidumbre de la balanza, la incertidumbre del voltímetro y amperímetro, la pureza de la solución que utilizamos.



El plomo se afina térmicamente o electrolíticamente mediante el proceso de Bett, en el que se usa el plomo impuro como ánodo y planchas delgadas de plomo puro como cátodo, utilizándose una disolución de fluosilicato de plomo (SiF6Pb) como electrolito, obteniendo así mejores resultado que utilizando Nitrato de plomo.



La plomacion tiene diversas aplicaciones como en revestimiento de tuberías, tipos de imprenta y recubrimientos de cables está siendo sustituido por otros materiales de mejores cualidades. No obstante se utiliza profusamente en revestimientos y enseres contra las radiaciones, para soldadura (aleado con Estaño).

RECOMENDACIONES 

Se recomienda limpiar bien la superficie del cátodo, y una vez limpia coger con pinzas u otro material que no ensucie las áreas del cátodo ya que al coger con nuestros dedos, estas depositan grasa en ellas, y la electrodeposición no se hace uniforme, ya que la grasa impide una buena área de contacto.



Se recomienda tener dos ánodos uno detrás del cátodo y otro delante de él, para que así la electrodeposición sea lo más uniforme posible.



Se recomienda utilizar como solución fluosilicato de plomo (SiF6Pb) en vez de nitrato de plomo, ya que esta sustancia da mejores rendimientos, esta sustancia es utilizada a nivel industrial para el plomado.

APÉNDICE Aplicación SONOELECTROQUÍMICA: INFLUENCIA DEL TRANSPORTE DE MATERIA EN LA ELECTRODEPOSICIÓN DE PLOMO SOBRE UN SUTRATO DE COBRE TESIS DOCTORAL PRESENTADA POR: Elena Angulló Sánchez ELECTRODEPOSICIÓN INDUSTRIAL DE PLOMO. En la industria, los recubrimientos de plomo y sus aleaciones se utilizan principalmente para la protección contra la corrosión, como superficies de los cojinetes o para la resistencia contra los abrasivos en circuitos impresos. Estas aplicaciones derivan de las características metalúrgicas del plomo, por ejemple su uso en soldaduras y cojinetes, o de sus propiedades electroquímicas, como su resistencia a la corrosión principalmente. Sin embargo, los requerimientos del depósito –y de la disolución utilizada para su electrodeposición- varían con la aplicación concreta. Los recubrimientos para la corrosión y la resistencia a los abrasivos, por ejemplo, deben ser coherentes, libres de poros y de espesor uniforme. El plomo tiene un alto sobre potencial de hidrógeno y, como consecuencia, puede ser electrodepositado a partir de disoluciones acuosas con gran rendimiento en corriente. Se puede utilizar disoluciones acuosas de sales solubles como acetato o nitrato, pero el depósito no tiene utilidad comercial ni técnica. Estos depósitos tienden a crecer preferencial en la dirección del campo eléctrico aplicado, de forma que el recubrimiento es fibroso y posee un grado elevado de porosidad. Los electrolitos más importantes son los fluoroboratos, fluorosilicatos y sulfamatos. El uso de estas sales complejas es necesario para producir electrodepósitos lisos y coherentes. Los baños de fluorosilicatos se emplean en los procesos de electrorrefinado de plomo. La disolución de sulfamato de plomo se utiliza principalmente en la producción de recubrimientos resistentes a la corrosión, para las superficies de los cojinetes y para el electrorrefinado de plomo. Ambas disoluciones tienen menos importancia que la de fluoroborato. El baño de fluoroborato de plomo es el más antiguo y más ampliamente usado para la electrodeposición de plomo y las aleaciones. Aunque es más costoso que el baño de fluorosilicato, es algo más estable, da un tamaño de un grano más fino y depósitos más densos. Además, el exceso de ácido fluorobórico promueve un depósito de grano fino con menos tendencia a la formación de dendritas. El ácido bórico se añade como tampón ya que la disolución de fluoroborato de plomo es ácida, teniendo un pH de 1,5. El plomo electrodepositado no se utiliza con fines decorativos, por eso el uso de aditivos orgánicos en el baño es para conseguir depósitos lisos, adherentes, no dendríticos, más que un acabado especular. De ésta forma, la goma arábiga tiene como objetivo

refinar la estructura de grano y prevenir la formación de dendritas, y la peptona, otro aditivo utilizado, es un agente conocido por sus propiedades niveladoras – ésta inhibe el crecimiento en forma de árbol, da depósitos de grano fino y también aumenta el poder de recubrimiento de la disolución. Fuente: http://www.google.com.pe/url?sa=t&rct=j&q=electrodeposici%C3%B3n%20del%20plomo%20pdf &source=web&cd=1&ved=0CCcQFjAA&url=http%3A%2F%2Frua.ua.es%2Fdspace%2Fbitstream%2 F10045%2F3147%2F1%2FAgull%25C3%25B3%2520S%25C3%25A1nchez%2C%2520Elena.pdf&ei=x LO4UcLFFsHB0AGnxIGgCg&usg=AFQjCNE36rxHVBjKHLyCyIQbFSxjQs3PiA&bvm=bv.47810305,d.dm Q&cad=rja Imágenes

Electrodo después de la primera deposición

Electrodo después de la segunda deposición

Electrodo después de la tercer deposición

Electrodo después de la cuarta deposición, con presencia de “arboles”.

BIBLIOGRAFÍA   

Ingeniería electroquímica – C.L. Mantell – Editorial Reverté – Barcelona – páginas 110115. Corrosión Industrial – osé Antonio Ortega Maiquez – Editorial Marcombo – Barcelona – páginas 57-61. Elena Angulló Sánchez – SONOELECTROQUÍMICA– páginas 55-56.