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PRACTICA 1: CONDUCTORES ELECTRICOS OBJETIVO Identificar el fenómeno de la Electrolisis mediante la construcción de un sistema electroquímico a escala laboratorio. Objetivos específicos a) Armar un sistema electroquímico para realizar la electrolisis. b) Clasificar las sustancias en solución como conductoras (electrolito) o no de la electricidad, utilizando corriente alterna de línea. c) Plantear el mecanismo de conducción de un electrolito en solución aplicando corriente directa con electrodos inertes. d) Argumentar la ausencia de conducción en los no electrolitos. e) Reconocer los diferentes estados de agregación de las sustancias producidas por las reacciones de reducción en el cátodo y de oxidación en el ánodo f) Verificar la conducción eléctrica en una sal fundida y su falta de conductividad cuando esta en estado solido INTRODUCCIÓN Un conductor eléctrico es un material que ofrece poca resistencia al movimiento de la carga eléctrica. Sus átomos se caracterizan por tener pocos electrones en su capa de valencia, por lo que no se necesita mucha energía para que estos salten de un átomo a otro. Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los mejores conductores eléctricos son metales, como el cobre, el oro, el hierro, la plata y el aluminio, y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no metálicos que también poseen la propiedad de conducir la electricidad, como el grafito o las disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo, el agua del mar) o cualquier material en estado de plasma. Para el transporte de energía eléctrica, así como para cualquier instalación de uso doméstico o industrial, el conductor más utilizado es el cobre (en forma de cables de uno o varios hilos). Aunque la plata es el mejor conductor, pero debido a su precio elevado no se usa con tanta frecuencia. También se puede usar el aluminio, metal que, si bien tiene una conductividad eléctrica del orden del 60 % de la del cobre, es sin embargo un material tres veces más ligero, por lo que su empleo está más indicado en líneas aéreas que en la transmisión de energía eléctrica en las redes de alta tensión. A diferencia de lo que mucha gente cree, el oro es levemente peor conductor que el cobre; sin embargo, se utiliza en bornes de baterías y conectores eléctricos debido a su durabilidad y “resistencia” a la corrosión. La electrolisis es el proceso donde se separan los compuestos químicos por medio de la electricidad. En ella ocurre la captura de electrones por los cationes en el

cátodo (proceso de reducción) y la liberación de electrones por los aniones en el ánodo (proceso de oxidación) en presencia de un electrolito. Conceptos básicos de la electrolisis y la electroquímica. Electrolito: Un electrolito o electrólito es cualquier sustancia que contiene iones libres, los que se comportan como un medio conductor eléctrico. Debido a que generalmente consisten en iones en solución, los electrólitos también son conocidos como soluciones iónicas, pero también son posibles electrolitos fundidos y electrolitos sólidos. No Electrolitos: Son sustancias que al estar disueltos en agua no se disocian y en consecuencia no son capaces de conducir la electricidad ejemplo una solución de azúcar. Corriente alterna: Se denomina corriente alterna a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una oscilación senoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la cuadrada. Corriente directa: La corriente directa (CD) es aquella cuyas cargas eléctricas o electrones fluyen siempre en el mismo sentido en un circuito eléctrico cerrado, moviéndose del polo negativo hacia el polo positivo de una fuente de fuerza electromotriz (FEM), tal como ocurre en las baterías, las dinamos o en cualquier otra fuente generadora de ese tipo de corriente eléctrica. Su perfil es una línea recta pero a medida que las reacciones químicas de electrolisis hay una caída de potencial lo cual El ánodo se define convencionalmente como el electrodo positivo de un aparato. El que recibe el polo + de la alimentación, pero: - en una pila, el ánodo es el electrodo negativo, que cede electrones, éstos se desplazan entonces del polo - hacia el polo + - en una reacción de electrólisis, se impone la corriente y el ánodo es el electrodo positivo y los electrones se desplazan entonces del polo + hacia el polo -; hay disolución del ánodo. Un cátodo es un electrodo que sufre una reacción de reducción, mediante la cual un material reduce su estado de oxidación al recibir electrones. La polaridad del cátodo, positiva o negativa, depende del tipo de dispositivo. A veces la condiciona el modo de operación, pues se establece según la dirección de la corriente eléctrica, atendiendo la definición universal de corriente eléctrica. En consecuencia, en un dispositivo que consume energía (como una celda electrolítica)

el cátodo es negativo, y en un dispositivo que proporciona energía, como una pila voltaica (o pila de Volta o una batería) el cátodo es positivo. El potencial mínimo que es necesario aplicar a los electrodos para que la electrólisis pueda suceder, se llama potencial de descomposición. Sin embargo, muchas veces es necesario aumentar la FEM aplicada, muy por encima del potencial de descomposición, para que el proceso de electrólisis suceda. Este fenómeno es denominado sobretensión o sobrevoltaje, y depende de qué electrodos se estén utilizando y de la composición del electrolito en cuestión.

Diagrama de bloques: Colocar en un recipiente cada liquido perfectamente lavado y enjuagado, posteriormente seran regresadas a sus recipientes correspondientes

Probar en forma individual cada sustancia con la corriente alterna

Observar y comprobar si conducen lo mismo con corriente alterna o directa

Verificar el tipo de corriente electrica que utilizaremos (CA y CD)

Antes de la prueba agregar a la solución de sulfato de potasio 5 gotas de fenoftaleÍna como identificador

Primero se prueba la solución de sulfato de sodio con el circuito de corriente alterna y despues montar el sistema de corriente directa deacuerdo al esquema 3

Registrar todos los valores en las tablas y analizar los resultados.

Tabla No.1. Condensado de datos obtenidos de los experimentos. Sustancia, sustancias puras y en solución acuosa

Electrolito Fuerte

Débil

Observaciones No 

H2O Destilada

H2O Potable y/o Tratada



El agua tiene un tipo de enlace covalente, por lo que no es un electrolito Está compuesto por sales y minerales por lo que el agua potable adquiere la propiedad de conductividad.

CH3CH2OH etílico) r.a.

(Alcohol



El alcohol etílico al igual que el agua forma un enlace covalente polar y no es un electrolito

CH3CH2OH etílico) al 10%

(Alcohol



El alcohol etílico al 10% no es conductor porque así como está, puro o con agua pura, no está ionizado, por lo que la electricidad no tiene medio de transporte, que son las cargas.



Por ser un compuesto covalente no conduce electricidad ya que no se ionizan en el agua.

C12H22O11(Sacarosa) 10%

CH3COOH Acético) Glacial. r.a.

al

(Ácido



El ácido acético o vinagre común (CH3-COOH) al disolverse en agua produce iones los cuales pueden conducir la electricidad, pero solo levemente.

CH3COOH Acético) al 10%

(Ácido

H2SO4 r.a. 98%



El acido sulfúrico es buen conductor de electricidad ya que posee un enlace iónico y se disocia en dos partes pues tiene 2 protones.

H2SO4 al 10%



Al igual que el acido sulfúrico puro este es un buen conductor ya que tiene un enlace iónico y se puede disociar.

Na2SO4 al 10%



El sulfato de sodio es un buen conductor y posee un enlace iónico

KNO3 cristales



Conduce electricidad en estado sólido y tiene un enlace iónico

(para utilizarlo en el experimento indicado en la Figura 3)

Tabla No. 2 Condensado de experimento con solución Na2SO4 Sustancia

Electrolito Fuerte

Solución de Na2SO4 al 10% CORRIENTE (CD)

DIRECTA



Débil

Observaciones No Al igual que en corriente alterna el sulfato de sodio es un electrolito fuerte ya que conduce electricidad y tiene un enlace iónico.

Observaciones. En general se pudo entender mejor el concepto de la electrolisis mediante el uso de corriente alterna y directa así como poder diferenciar de un electrolito fuerte, débil y un no electrolito, el hacerlo mediante un foco fue un excelente ejemplo y pudimos notar que cuando el foco encendía fuertemente la sustancia por lo regular tenía un enlace iónico y cuando el foco no encendía tenia un enlace covalente como es el caso del agua destilada y el alcohol. Conclusiones.  En esta oportunidad hemos tenido la experiencia de trabajar con reacciones químicas, para poder explicar la conductividad eléctrica y solubilidad de algunos reactivos debido a su enlace químico (covalente apolar, polar y iónico), pues de acuerdo a eso hemos podido aprender las funciones de cada enlace y su debida importancia.  Los compuestos iónicos son aquellos formados entre un no metal y un metal de la tabla periódica y llamados así porque se estabilizan cediendo o ganando electrones, es decir una transferencia de electrones. Mientras los compuestos covalentes entre no metales comparten sus electrones para estabilizarse.  Existen compuestos de naturaleza covalentes polar y apolar, formados entre átomos de electronegatividades similares o iguales.

Montoya García Fausto Eduardo. Observaciones: Mediante la experimentación se logró determinar que algunas sustancias en el laboratorio son electrolitos, los cuales son fuertes, débiles o de plano no lo son. Esto se logró ver mediante el foco, ya que este con diferentes sustancias se encendió de manera tenue e intensa o no encendió. Como por ejemplo el agua potable, ya que esta cuenta con sales las cuales interactúan con los electrones libres y así lograr la carga.

Conclusiones: Se logró determinar que algunas sustancias electrolitos ya sea fuerte o débil, esto se debe a que puede ser una sustancia iónica el cual permite el paso de electrones y así haya luz o sea una sustancia covalente la cual no permite el paso de

electrones y así no genera luz eléctrica, lo cual se demostró tanto con corriente directa como alterna. El último experimento se logró determinar que hay sales que también son electrolitos, pero solo en estado líquido ya que en su estado sólido no hay movimiento de electrones como en estado líquido ya que así hay mejor movimiento de los mismos.

Moreno Fragoso Oscar Alberto

Referencias bibliográficas: Giordano, José Luis El conductor eléctrico (Ley de Ohm) Profísica. Chile [13-5-2008] https://www.legrand.cl/catalogos/nuevos/guia_de_potencia/files/assets/common/downloads/page0067.p df

https://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/sobretension B. Zamora Celis, D. Estrada Guerrero, M.F. Sánchez Salmerón, C. Escamilla Montufar. Manual de prácticas de laboratorio de electroquímica. Práctica 1: Electrólisis. ESIQIE-IPN 2006.