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LABORATORIO DE ELECTROMETALURGIA (Clave 1811). Práctica 2.- Análisis cinético de electrobeneficio y electrorrefinación de Cu. Objetivos:  A partir de las curvas de polarización, el alumno estudiará los parámetros cinéticos que gobiernan el Electrobeneficio y electrorrefinación de cobre.  Observará los efectos de los aditivos de Thiourea y alcohol en los electrodepósitos de Cu y en general se observará los tipos de morfología de los electrodepósitos.  Observará los efectos que tiene las velocidades de rotación sobre dichas curvas, así como la aparición de corrientes límites donde el proceso es controlado por difusión.  A partir de las curvas anódicas y catódicas, inferirá la diferencia de potencial que debe aplicarse a este tipo de celdas.  Establecer el efecto que tiene la frecuencia de giro del electrodo de disco rotatorio sobre la polarización del electrodo de trabajo durante la electrodepositación de cobre.  Determinar las condiciones de operación del electrodo de disco rotatorio óptimas para que se lleve a cabo la electrodepositación. Introducción. Las operaciones de lixiviación y extracción por solventes en los procesos de obtención del cobre, producen soluciones conteniendo 30-60 Kg /m2 de cobre disueltos. El cobre en esas soluciones es recobrado en cátodos de cobre por Electrobeneficio. En el proceso de Electrobeneficio, se utilizan un ánodo inerte (Calcio-Plomo o Antimonio-Plomo) y un cátodo de acero inoxidable, ambos inmersos en la solución y se les aplica una diferencia de potencial. Una gran producción de cobre se obtiene por este proceso. La eficiencia en Electrobeneficio es del orden del 76% a 90% debido a la presencia de otros iones que consumen la corriente catódica, y en consecuencia aumenta el costo de energía. Con respecto al proceso de Electrorrefinación, se utilizan como ánodo el cobre blíster y cátodo acero inoxidable, también ambos inmersos en la solución. A diferencia del proceso de Electrobeneficio, la eficiencia es mayor (90-97 %) y el costo también es menor como se puede ver en la tabla 1. Tabla1.- Condiciones para los procesos de Electrobeneficio y Electrorrefinación. Parámetros Electrorrefinación Electrobeneficio Ánodos Soluble: Cobre Blíster Inertes: Aleaciones de Pb Cátodos Hoja iniciadora Hoja iniciadora (proceso tradicional), o (proceso tradicional), o acero inoxidable acero inoxidable Ánodos de cobre impuro Soluciones de LIX-SX Fuente de cobre 40-50 40-45 Cu (g/l) 150-200 160-180 H2SO4 (g/l) 60-65 40-45 Temperatura (°C) Au, Ag, Se, Te, etc. No hay Lodo anódico 250-320 280-340 Densidad de corriente (A/m2) 90-97 70-85 Eficiencia (%) 0.2-0.4 1.8-2.2 Voltaje por celda (V) 280-390 1800-2000 Energía consumida (Kw h/ton Cu)

Para el caso en condiciones hidrodinámicas el efecto del flujo en movimiento ha sido advertido durante algún tiempo, pero se carecía en mucho de la evaluación cuantitativa y el entendimiento de la mecánica. El papel de la transferencia de masa en particular en la electrometalurgia ha recibido atención recientemente, especialmente en el campo de los electrodepósitos. La teoría del EDR se aplica a una superficie plana, que se hace girar a una velocidad constante en un eje perpendicular plano. El patrón de flujo de fluido sobre la superficie es de la siguiente forma: al rotar el disco, el líquido adyacente forma una capa, adquiriendo el movimiento rotacional del disco. El líquido puesto en movimiento de esta forma tiene una velocidad tangencial debido a la fuerza centrífuga y de igual manera desarrolla una velocidad radial desde el centro del disco hacia la orilla. Este patrón hidrodinámico, el cual mueve al líquido horizontalmente requiere de un líquido axial perpendicular a la superficie del electrodo para suplir al fluido que ha sido expulsado. Dentro de capa hidrodinámica,  que se forma en la superficie del electrodo, las velocidades tangenciales y radiales del fluido decrecen como una distancia perpendicular al plano. El transporte de masa puede ser de gran importancia, puesto que involucra la remoción de productos superficiales de la corrosión anódica hacia el seno de la disolución, o bien, la transferencia de masa del agente oxidante catódico desde el seno de la disolución a la interfase metálica. Es claro que la hidrodinámica de un fluido influirá notablemente en ambos mecanismos, afectando la cinética de las reacciones en cuestión. En experimentos donde se emplea el electrodo de disco rotatorio la corriente es independiente del tiempo. Si adicionalmente los demás parámetros se mantienen constantes y la composición de la solución no cambia apreciablemente por electrólisis, esa corriente estará limitada por la transferencia de masa y responde a la siguiente ecuación: Esta ecuación, conocida como de Levich, puede ser reorganizada teniendo en cuenta el valor de la constante de Faraday

En esta ecuación los parámetros son: A: área geométrica del electrodo (cm2) D: coeficiente de difusión (cm2/s) C: concentración en el seno de la solución (M) Viscosidad cinemática (cm2/s) Frecuencia angular (radianes/s) Como consideraciones adicionales, se puede mencionar que: Una comparación interesante resulta de analizar conjuntamente la ecuación de Levich con la Ecuación de Ilkovic (recordar conceptos básicos de polarografía) En este caso si se considera una determinada solución electrolítica, empleando electrodos de igual área, se puede afirmar que para el caso del electrodo rotatorio se obtendrá una corriente unas 1000 veces mayores que para el caso del electrodo de gota de mercurio.

El electrodo de disco rotatorio, es el electrodo sólido y no el líquido que es impulsado, pero a partir de un punto de vistas hidrodinámico esta diferencia no es importante afecta los flujos de líquidos en el electrodo en el centro de la rotación del disco, entonces se desvía por las fuerzas centrífugas de la periferia, este efecto de logra al hacer girar el electrodo sobre su eje vertical axial. Material, equipo y reactivos: Solución de Sulfato de Cobre 0.1 y 1.18 M. Aditivos: Thiourea y Alcohol. Celda acrílica electrolítica. Potenciostato-Galvanostato acoplado con Generador de barrido VIMAR Equipo de electrodo de disco rotatorio (EDR) Electrodos de acero inoxidable 304, Pb, Cu blíster, Grafito y Calomel saturado. Procedimiento: Utilizar un Potenciostato-Galvanostato acoplado con un Generador de barrido, con los cuales se obtendrán las curvas de polarización de manera potenciodinámica. Disponer 300 ml. de soluciones de 0.1 y 1.18 M. de CuSO 4, como electrodo de trabajo placas de acero inoxidable previamente lijada a 600, grafito como electrodo auxiliar y de Calomel saturado como electrodo de referencia Barrer las curvas de polarización en el sentido catódico, barriendo –1.5 Volts a partir del potencial de reposo, a una velocidad de barrido 1 mV/seg. Para las mismas concentraciones (0.1 1.18 M) y los mismos electrodos, trazar las curvas, con agitación al mínimo. Se barre –1.5 volts a partir del potencial de equilibrio, con la misma velocidad anterior, hasta alcanzar la corriente límite. También utilizar las mismas soluciones (0.1 y 1.18 M) y cambiando el electrodo de trabajo por un electrodo de Pb, barrer las curvas de polarización anódicas, dando un Sobrepotencial de 2.5 volts a partir del potencial de reposo, y una velocidad de barrido de 10 mV/seg. Con la solución de CuSO4 de 1.18 M, barre anódicamente con electrodo de Cu Blíster aplicando un sobrepotencial 2.0 volts, partiendo del E reposo y una velocidad de barrido de 10 mV/ seg. En las soluciones de Sulfato de cobre en medio ácido (1.18 M) se les agregan aditivos como Thiourea y Alcohol etílico y mezcla de Thiourea 20 ppm + 50 ppm de NaCl. Dentro de capa hidrodinámica,  que se forma en la superficie del electrodo, las velocidades tangenciales y radiales del fluido decrecen como una distancia perpendicular al plano. Verificar mediante la ecuación de Levich, utilizando un electrodo rotatorio en modo cilindro a 0, y a tres velocidades de rotación (revoluciones por minuto). Para ello se determina la variación de la densidad de corriente límite (ilim) y de potencial de reposo (E reposo) a 300 y 600rpm y 1000, utilizando las mismas concentraciones de CuSO4.

Manejo de Resultados: a).- Presentar las curvas obtenidas. b).- Graficar el E vs. Log. (i), obteniendo los valores de las curvas. c).-Trazar las gráficas catódicas. d).-Trazar las dos gráficas anódicas e).- Trazar las curvas de polarización obtenidas por el sistema hidrodinámico (disco rotatorio), a diferentes concentraciones de Cu2+. f).- Obtener las curvas de polarización catódicas utilizando un disco rotatorio a diferentes velocidades de rotación que conseguirá una corriente límite para el electrodepósitos Cu. g).- Graficar la curva ilim vs. 2 (frecuencia angular al cuadrado) h).- Ecuación de Levich: ilim =0.62nFACBD2/3-1/6 1/2 Donde: n: número de electrones intercambiados. F: Constante de Faraday. A: Área del electrodo. : Velocidad angular del disco; = 2f, con f= rpm CB: Concentración de las especies electro activas, mol/l ilim: Corriente límite, mA. D: Coeficiente de difusividad (cm2/seg). Trazar las curvas de Polarización catódicas (η-1.5V a partir de Ereposos), utilizando placas de acero inoxidable 304.

No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

CuSO4 0.1 M E (mV) I (mA)

345 295 245 195 145 95 45 -5 -55 -105 -155 -205 -255 -305 -355 -405 -455 -505 -555 -605 -655 -705 -755

0.0028 -0.0058 -0.0111 -0.0192 -0.0328 -0.0561 -0.0957 -0.156 -0.234 -0.354 -1.789 -5.33 -8.4 -11.47 -14.57 -17.45 -20.2 -23.4 -26.5 -29.3 -31.9 -34.3 -36.6

Log i (A/cm2)

-5.4479 -5.1317 -4.8498 -4.6118 -4.3792 -4.1461 -3.9142 -3.7020 -3.5259 -3.3461 -2.6425 -2.1684 -1.9708 -1.8355 -1.7316 -1.6533 -1.5897 -1.5259 -1.4718 -1.4282 -1.3913 -1.3598 -1.3316

No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

CuSO4 1.18 M E (mV) I (mA)

160 110 60 10 -40 -90 -140 -190 -240 -290 -340 -390 -440 -490 -540 -590 -640 -690 -740 -790 -840 -890 -940

-0.0035 -0.0129 -0.0385 -0.0952 -0.468 -2.84 -7.85 -12.76 -17.56 -22.6 -27.6 -32.6 -37.5 -42.2 -46.9 -51.3 -55.7 -60.1 -64.3 -68.4 -72.6 -76.8 -80.9

Log i (A/cm2)

-5.3510 -4.7845 -4.3096 -3.9165 -3.2248 -2.4418 -2.0002 -1.7892 -1.6506 -1.5410 -1.4542 -1.3819 -1.3211 -1.2698 -1.2239 -1.1850 -1.1492 -1.1162 -1.0869 -1.0600 -1.0342 -1.0097 -0.9871

24 25 26 27 28 29 30

-805 -855 -905 -955 -1005 -1055 -1105 -6.0000 400

-38.4 -40.1 -41.5 -42.4 -43.1 -43.5 -43.9 -5.0000

24 25 26 27 28 29 30

-1.3108 -1.2919 -1.2770 -1.2677 -1.2606 -1.2566 -1.2526 -4.0000

-990 -1040 -1090 -1140 -1190 -1240 -1290 -3.0000

-85 -89.1 -92.9 -96.6 -99.9 -103.1 -105.8

-2.0000

-0.9657 -0.9452 -0.9271 -0.9101 -0.8955 -0.8818 -0.8706 -1.0000

200 0

E (mV)

-200 -400 -600 -800

-1000 -1200

Log i (A/cm2)

Gráfico 1.- Curva de polarización catódica para una solución de CuSO4 0.1M en una placa de Ac. Inox. -6.0000 400

-5.0000

-4.0000

-3.0000

-2.0000

-1.0000

0.0000

200 0

E (mV)

-200 -400 -600 -800 -1000 -1200 -1400

Log i (A/cm2)

Gráfico 2.- Curva de polarización catódica para una solución de CuSO4 1.18M en placa de Ac. Inox.

Trazar las curvas de Polarización anódicas (η+2.5V a partir de Ereposo), utilizando placas de Pb.

No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

E (mV)

CuSO4 0.1 M I (mA)

83 133 183 233 283 333 383 433 483 533 583 633 683 733 783 833 883 933 983 1033 1083 1133 1183 1233 1283 1333 1383 1433 1483 1533 1583 1633 1683 1733 1783 1833

0.0846 0.0513 0.0568 0.0602 0.0623 0.0697 0.0674 0.0695 0.0739 0.0809 0.0874 0.0922 0.0966 0.1012 0.107 0.114 0.118 0.124 0.126 0.13 0.133 0.137 0.14 0.144 0.149 0.15 0.153 0.158 0.166 0.188 0.274 0.719 2.19 4.4 7.09 9.74

Log i (A/cm2)

-3.9677 -4.1850 -4.1407 -4.1155 -4.1006 -4.0519 -4.0664 -4.0531 -4.0264 -3.9871 -3.9536 -3.9304 -3.9101 -3.8899 -3.8657 -3.8382 -3.8232 -3.8017 -3.7947 -3.7811 -3.7712 -3.7584 -3.7490 -3.7367 -3.7219 -3.7190 -3.7104 -3.6964 -3.6750 -3.6209 -3.4573 -3.0384 -2.5546 -2.2516 -2.0444 -1.9065

No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

CuSO4 1.18 M CuSO4 0.1 M E (mV) I (mA) Log i (A/cm2)

217 267 317 367 417 467 517 567 617 667 717 767 817 867 917 967 1017 1067 1117 1167 1217 1267 1317 1367 1417 1467 1517 1567 1617 1667 1717 1767 1817 1867 1917 1967 2017 2067 2117 2167 2217

0.162 0.156 0.16 0.175 0.216 0.181 0.164 0.148 0.148 0.148 0.138 0.149 0.135 0.131 0.134 0.132 0.134 0.134 0.134 0.137 0.131 0.129 0.136 0.133 0.138 0.155 0.179 0.253 0.504 0.973 1.67 3.02 5.21 8.33 12.13 16.06 20.3 24.6 29.4 33.8 39.1

-3.6856 -3.7020 -3.6910 -3.6521 -3.5606 -3.6374 -3.6802 -3.7248 -3.7248 -3.7248 -3.7552 -3.7219 -3.7648 -3.7778 -3.7680 -3.7745 -3.7680 -3.7680 -3.7680 -3.7584 -3.7778 -3.7845 -3.7616 -3.7712 -3.7552 -3.7048 -3.6422 -3.4920 -3.1927 -2.9070 -2.6724 -2.4151 -2.1783 -1.9744 -1.8112 -1.6893 -1.5876 -1.5042 -1.4267 -1.3662 -1.3029

42 43 44

-4.5000 2000

-4.0000

-3.5000

2267 2317 2367

-3.0000

-2.5000

44.1 48.9 53.8

-2.0000

-1.2507 -1.2058 -1.1643

-1.5000

1800 1600 1400

E (mV)

1200 1000 800 600 400

200 0

Log i (A/cm2)

Gráfico 3.- Curva de polarización anódica para una solución de CuSO4 0.1M en placa de Pb 2500

2000

E(mV)

1500

1000

500

0 -4.0000

-3.5000

-3.0000

-2.5000

-2.0000

-1.5000

-1.0000

-0.5000

0.0000

Log i (A/cm2)

Gráfico 4.- Curva de polarización anódica para una solución de CuSO4 1.18M en placa de Pb

Trazar las curvas de Polarización catódicas para sistema hidrodinámico (disco rotatorio) y anódicas (η-1.5V y η+2.0 V partir de Ereposo), utilizando placas de acero Inox y Cu blíster respectivamente. CuSO4 1.18 M + Thiourea 20 ppm + 50 CuSO4 1.18 M + Thiourea 20 ppm + 50 ppm de NaCl en medio ácido. 0 RPM ppm de NaCl en medio ácido. 500 RPM No. E (mV) I (mA) Log i No. E (mV) I (mA) Log i (A/cm2) (A/cm2) 1 1 340 -0.0101 -4.9248 320 -0.0116 -4.8647 2 2 290 -0.0128 -4.8219 270 -0.0135 -4.7988 3 3 240 -0.0074 -5.0599 220 -0.0256 -4.5209 4 4 190 -0.0173 -4.6911 170 -0.034 -4.3977 5 5 140 -0.0317 -4.4281 120 -0.054 -4.1968 6 6 90 -0.058 -4.1657 70 -0.1753 -3.6854 7 7 40 -0.1435 -3.7723 20 -1.65 -2.7117 8 8 -10 -1.85 -2.6620 -30 -2.73 -2.4930 9 9 -60 -1.67 -2.7064 -80 -3.4 -2.3977 10 10 -110 -4.85 -2.2434 -130 -9.93 -1.9322 11 11 -160 -11.07 -1.8850 -180 -19.97 -1.6288 12 12 -210 -13.2 -1.8086 -230 -28.3 -1.4774 13 13 -260 -14 -1.7830 -280 -36.2 -1.3704 14 14 -310 -13.6 -1.7956 -330 -44.1 -1.2847 15 15 -360 -13.2 -1.8086 -380 -52.7 -1.2073 16 16 -410 -14 -1.7830 -430 -61.7 -1.1389 17 17 -460 -13.6 -1.7956 -480 -70 -1.0841 18 18 -510 -13.3 -1.8053 -530 -80.2 -1.0250 19 19 -560 -12.6 -1.8288 -580 -89.9 -0.9754 20 20 -610 -13 -1.8152 -630 -99.5 -0.9313 21 21 -660 -14.1 -1.7799 -680 -120 -0.8500 22 22 -710 -18.7 -1.6573 -730 -133 -0.8053 23 23 -760 -28.4 -1.4758 -780 -147 -0.7618 24 24 -810 -41 -1.3164 -830 -161 -0.7223 25 25 -860 -54.1 -1.1960 -880 -176 -0.6836 26 26 -910 -70 -1.0841 -930 -192 -0.6459 27 27 -960 -84.2 -1.0038 -980 -209 -0.6090 28 28 -1010 -100.4 -0.9274 -1030 -226 -0.5750 29 -1060 -128 -0.8219 30 -1110 -147 -0.7618 31 -1160 -163 -0.7170 CuSO4 1.18 M + Thiourea 20 ppm + 50 ppm de NaCl en medio ácido. 1000 RPM No. E (mV) I (mA) Log i (A/cm2) 1 5 -10.2 -1.9206 2 -45 -16.27 -1.7178 3 -95 -31.9 -1.4254 4 -145 -49.2 -1.2372

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

-195 -245 -295 -345 -395 -445 -495 -545 -595 -645 -695 -745 -795 -845 -895 -945 -995 -1045 -1095 -1145 -1195 -1245 -1295 -1345 -1395 -6.0000 400

-67.4 -89.4 -111 -138.3 -167.2 -197.4 -232 -269 -303 -342 -383 -431 -476 -520 -568 -621 -663 -724 -772 -906 -975 -1053 -1124 -1196 -1269 -5.0000

-1.1005 -0.9778 -0.8838 -0.7883 -0.7059 -0.6338 -0.5637 -0.4994 -0.4477 -0.3951 -0.3460 -0.2947 -0.2516 -0.2132 -0.1748 -0.1361 -0.1076 -0.0694 -0.0415 0.0280 0.0598 0.0933 0.1216 0.1486 0.1743 -4.0000

-3.0000

-2.0000

-1.0000

0.0000

200 0

E(mV)

-200 -400 -600 -800 -1000

-1200

Log i (A/cm2)

Gráfico 5.- Curva de polarización catódica para una solución de CuSO4 1.18 M + Thiourea 20 ppm + 50 ppm de NaCl en medio ácido. 0 RPM

-6.0000 400

-5.0000

-4.0000

-3.0000

-2.0000

-1.0000

0.0000

200 0

E (mV)

-200 -400 -600 -800 -1000 -1200

Log i (A/cm2)

Gráfico 6.- Curva de polarización catódica para una solución de CuSO4 1.18 M + Thiourea 20 ppm + 50 ppm de NaCl en medio ácido. 500 RPM -2.5000 200

-2.0000

-1.5000

-1.0000

-0.5000

0.0000

0.5000

0 -200

E(mV)

-400 -600 -800 -1000 -1200 -1400 -1600

Log i (A/cm2)

Gráfico 7.- Curva de polarización catódica para una solución de CuSO4 1.18 M + Thiourea 20 ppm + 50 ppm de NaCl en medio ácido. 1000 RPM

2

1

𝑖𝑙𝑖𝑚 = 0.62 ∗ 𝑛 ∗ 𝐹 ∗ 𝐴 ∗ 𝐶𝐵 ∗ 𝐷3 ∗  6 ∗  1/2

Donde: n: número de electrones intercambiados. F: Constante de Faraday. A: Área del electrodo. (0.3369 cm2) : Velocidad angular del disco; = 2f, con f= rpm CB: Concentración de las especies electro activas, mol/l ilim: Corriente límite, mA. D: Coeficiente de difusividad (cm2/seg) V: viscosidad cinemática (cm2/seg). Para 0 RPM = 2f = 2π(0) = 0

𝑖𝑙𝑖𝑚 = 0 Para 500 RPM = 2f = 2π (500) = 3141.59

𝑖𝑙𝑖𝑚 = 0.62 ∗ (2

𝑒𝑞 𝑚𝑜𝑙 ) ∗ (96500𝐶) ∗ (0.3369𝑐𝑚2 ) ∗ (1.18 ) 𝑚𝑜𝑙 𝑙

∗ (0.594𝑥10

5

2 2 3 𝑐𝑚

𝑐𝑚2 ) ∗ (0.01 ) 𝑠 𝑠

1 6

∗

1 (3141.59)2

= 1.8841𝑥109 Para 1000RPM

𝑖𝑙𝑖𝑚 = 0.62 ∗ (2

𝑒𝑞 𝑚𝑜𝑙 ) ∗ (96500𝐶) ∗ (0.3369𝑐𝑚2 ) ∗ (1.18 ) 𝑚𝑜𝑙 𝑙

∗ (0.594𝑥10

5

2 2 3 𝑐𝑚

𝑐𝑚2 ) ∗ (0.01 ) 𝑠 𝑠

1 6

1

∗ (6283.18)2

= 2.664𝑥109 Datos obtenidos a partir de la ecuación de Levich y la Frecuencia angular I Lim 0 1.8841x109 2.6645x109

Frecuencia angular al cuadrado 0 9869604.4 39478417.6

4.50E+07

Frecuencia angular ^ 2

4.00E+07 3.50E+07 3.00E+07

2.50E+07 2.00E+07 1.50E+07 1.00E+07 5.00E+06 0.00E+00 0

1E+09

2E+09

3E+09

I lim

Gráfico 8.- curva ilim vs. 2 Análisis de resultados Conclusiones

Cuestionario 1.- Explique la diferencia entre electrobeneficio y electrorrefinación. Respuesta: El electrobeneficio es la extracción de

un metal por vía electrolítica de una disolución rica en iones del metal. La electrorrefinación consiste en la disolución del metal impura ubicado en el ánodo para ser depositado en cátodo en su forma pura 2.- Escriba las reacciones que ocurren en el cátodo y el ánodo en el electrobeneficio de Cu. Respuesta:

𝐂á𝐭𝐨𝐝𝐨: 𝐂𝐮𝟐+ + 𝟐𝐞− ↔ 𝐂𝐮 Á𝐧𝐨𝐝𝐨: 𝟐𝐇𝟐 𝐎 ↔ 𝐎𝟐 + 𝟒𝐞− + 𝟒𝐇 + 3.- ¿Qué efecto tienen la Thiourea en el electrobeneficio de Cobre? Respuesta: La thiourea forma complejos con metales que

no son de interés en el electrobeneficio evitando la formación de reacciones parásitas 4.- ¿Cómo presenta la morfología del depósito en el proceso de electrobeneficio con la densidad de corriente?

Respuesta: Conforme se aumenta la densidad de corriente, aumenta el sobrepotencial aplicado, facilitando la nucleación y obteniendo granos equiaxiales del material. 5.- ¿Para la conducta catódica en qué intervalo de sobrepotencial las reacciones suceden bajo control de transferencia de cargas y en cual otro bajo control por transporte?

Respuesta: Transferencia de carga ocurre hasta un intervalo de 0 a -700 mV aproximadamente, y el transporte de masa ocurre desde -700 Mv hasta -1250 mV 6.- ¿Cuál es el valor del corriente límite alcanzada por el sistema, si es que se presenta? Respuesta: 7.- Es sabido que la agitación del baño ayuda a incrementar i límite, ¿de qué otra manera práctica se puede incrementar? Respuesta: Aumentando la concentración de la disolución, aumentando la

temperatura y la adición de aditivos. 8.- Escribir la ecuación que relaciona i con los parámetros operacionales y explique cada una de las variables. Respuesta: 𝐢𝐥𝐢𝐦 = 𝐤 𝐢 𝐧𝐅𝐂𝐛,𝐢

Donde: Ki: Coeficiente de transferencia de masa obtenido de correlaciones empíricas donde intervienen números adimensionales que relaciones las propiedades del sistema. n: Número de equivalentes por mol F= constante de Faraday Cb,i= Concentración en el seno de la disolución. 9.- A partir de un sobrepotencial catódico de -700 mV, ¿cuál es la reacción más probable que tiene lugar? Respuesta: La reacción catódica donde el cobre en disolución se reduce a su

forma de cobre metálico. 10.- Para la reacción anódica, ¿qué fenómeno sucede dentro de un sobrepotencial de 700 mV? Respuesta: Ocurre la pasivación del ánodo. 11.- ¿A qué potencial anódico ocurre el desprendimiento de O 2, ¿cómo se compara este valor con el encontrado termodinámicamente a pH = 2? Respuesta: A potenciales por arriba de los 1.2 V, el valor de potencial obtenido

por la vía termodinámica utilizando ecuación de Nernst es de 1.112 V, el pH afecta esta reacción, ya que, a valores mayores de pH, se requiere un potencial menor para desprender oxígeno gaseoso. 12.- En la gráfica E vs. Log i se aplica un voltaje de 2.2 volts. Calcular la producción mensual de cobre a este voltaje de celdas, trabajando día y noche sabiendo que se cuenta con 15 celdas en serie conteniendo cada uno 28 cátodos con área activa de 1.28 m cada una, asuma una eficiencia del 95% y que el mes tiene 30 días. M Cu= 63.5. Respuesta: 13.- Discuta si el voltaje (2.2 volts) es el más adecuado. Respuesta:

14.- Para las mismas condiciones operacionales de voltaje 2.2 V y las mismas celdas, ¿en qué % se incrementaría la producción si agitáramos? Respuesta: 15.- Comparar el voltaje de celda empleado en este problema con el voltaje de celda usado regularmente en la industria y explicar diferencias. Respuesta: 16.- Mediante la obtención de las curvas de polarización E reposo vs.  (Variando la velocidad de rotación rpm), ¿variaría la salida de corriente? Respuesta:

Bibliografia: Biswas A. K. and W. C., Davenport Extractive Metallurgy of Copper. Pergamon International Library 2o, Edition. Gran Bretaña 1980. T. N. Andersen, R. C. Kirby and T. J. O'Keefe. Control techniques for industrial Electrodepositing from aqueous solutions, Journal of Metals. Fontana: Engineering electrochemistry. Tratado de Química Física. Glasstone, Samuel. Aguilar, S.A. de ediciones Madrid, España 1979 p 925-928 PHYSICAL CHEMISTRY, Moore, Walter J. Fifth edition. Prentice-Hall, INC London Great Britain 1972 p 716 The rotating cylinder electrode: review of development D.R: GABE, Journal of applied electrochemistry 13 (1983) 3–22