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Sistema eléctrico Walker Electrodeposición de cobre

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINAS, METALURGIA Y CIENCIAS GEOGRAFICAS.

E.A.P. DE INGENIERIA METALÚRGICA

CURSO: ELECTROMETALURGIA

PROFESOR: ING. DIONISIO PADILLA

TEMA: ELECTRODEPOSICION DE COBRE

INTEGRANTE:

TELLO GRADOS ANDRES RENZO 08160159

Ciudad Universitaria

Laboratorio de Electrometalurgia1


INTRODUCCION

La electrodeposición es un procedimiento electroquímico mediante el cual se logra cubrir una pieza con una fina capa de determinado metal. Para lograrlo se sumerge la pieza a cubrir en una solución electrolítica que contiene los iones del metal que formará la capa.

La pieza se pondrá en contacto con una fuente de corriente continua y con un electrodo que cumplirá la función de ánodo, cediendo electrones para que los iones metálicos en solución se reduzcan y se depositen sobre la pieza, que cumple la función de cátodo. De esta manera se obtiene el recubrimiento metálico en la pieza.

Recordemos que el ánodo de este sistema estará hecho del metal con que se quiere recubrir la pieza, para que pueda disolverse, oxidarse, cediendo electrones y aportando iones a la solución, a medida que los iones que estaban presentes en la solución, se reducen y se depositan sobre la pieza a recubrir, que funciona como cátodo en el sistema. Todo este proceso es posible gracias a la corriente continua que permite la movilización de electrones.

Otro punto a destacar es que las propiedades que tendrá la capa que recubre la pieza, depende directamente de la corriente que se haya aplicado. La adherencia de la capa, su calidad, la velocidad de deposición, dependen del voltaje y de otros factores relacionados con la corriente aplicada.



OBJETIVOS

La finalidad de este laboratorio es llevar a cabo un recubrimiento de Cobre en una probeta en un baño ácido, midiendo la masa depositada a una intensidad de corriente y un determinado tiempo.

Obtener capacidades de evaluar, interpretar y sintetizar la información y los datos electroquímicos

Comprender los principios de las reacciones electroquímicas.

Reconocer las influencias de las condiciones de operación en el proceso del cobreado acido brillante.

MARCO TEÓRICO

La electrodeposición, o galvanoplastia, es un proceso electroquímico de chapado donde los cationes metálicos contenidos en una solución acuosa se depositan en una capa sobre un objeto conductor. El proceso utiliza una corriente eléctrica para reducir sobre la superficie del cátodo los cationes contenidos en una solución acuosa. Al ser reducidos los cationes precipitan sobre la superficie creando un recubrimiento. El espesor dependerá de varios factores.

La electrodeposición se utiliza principalmente para conferir una capa con una propiedad deseada (por ejemplo, resistencia a la abrasión y al desgaste, protección frente a la corrosión, la necesidad de lubricación, cualidades estéticas, etc.) a una superficie que de otro modo carece de esa propiedad. Otra aplicación de la electroposición es recrecer el espesor de las piezas desgastadas p.e. mediante el cromo duro.

Su funcionamiento es el antagónico al de una celda galvánica, que utiliza una reacción redox para obtener una corriente eléctrica. La pieza que se desea recubrir se sitúa en el cátodo del circuito, mientras que el ánodo es del metal con el que se desea recubrir la pieza. El metal del ánodo se va consumiendo, reponiendo el depositado. En otros procesos de electrodeposición donde se emplea un ánodo no consumible, como los de plomo o grafito, los iones del metal que se deposita deben ser periódicamente repuestos en el baño a medida que se extraen de la solución.

También hay que tener en cuenta que si el objeto a recubrir tiene una superficie intrincada, la capa formada será más gruesa en algunos puntos y más fina en otros. De todos modos, existen maneras de eludir este inconveniente, por ejemplo, utilizando un ánodo con forma similar a la de la pieza a recubrir. Este procedimiento es utilizado para brindarle resistencia a la corrosión a una determinada pieza, también para que aumente su resistencia a la abrasión, para mejorar su estética, entre otras funciones.


http://es.wikipedia.org/wiki/Grafito

http://es.wikipedia.org/wiki/Plomo

http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_redox

http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_redox

http://es.wikipedia.org/wiki/Celda_galv%C3%A1nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Disoluci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1todo

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Disoluci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Cationes


Una de las aplicaciones frecuentes de este procedimiento, es en la joyería, en donde una pieza realizada con un material barato, se recubre de una capa de oro o plata, para protegerla de la corrosión y para aumentar el valor de la pieza.

Incluso se logran recubrir piezas plásticas con capas metálicas, logrando que la pieza tenga las propiedades del metal, en su superficie. La electrodeposición es uno de los procesos electroquímicos aplicado a nivel industrial, que tiene mayor importancia en cuanto a volumen de producción, y es también uno de los que causan mayor impacto económico, ya que se logra que piezas constituidas por material barato, tengas excelentes características de resistencia a la corrosión, gracias a la capa metálica electro depositada. Algunos ejemplos son el cincado electrolítico, los procesos de estañado y cromado, entre otros.

Los electrodepósitos de aleaciones de zinc tienen frecuentemente mayor resistencia a la oxidación que los de zinc, y sustituyeron a los antiguos recubrimientos con cadmio, metal potencialmente tóxico. Un ejemplo de electrodeposición fácil de realizar en cualquier laboratorio, es la electrodeposición de cobre sobre un clip. Sólo necesitamos un trozo de cobre, una solución de sulfato de cobre, un clip y una fuente de corriente continua. El dispositivo se armará como se ve en la figura de abajo.



ELECTRODEPOSICIÓN DE COBRE

Materiales, equipos y reactivos:

Sistema eléctrico Walter: Ánodos y cátodos en paralelo (Celdas en serie) Envases (Celdas) Cableado Lijas Cronometro 6 láminas de acero inoxidable (cátodo) 4 láminas de plomo (ánodo). Solución de acido sulfúrico

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Se instala el Sistema eléctrico Walker: Ánodos y cátodos en paralelo. Se usaron 2 recipientes interconectados, el primero en donde se instaló el sistema Walter y el segundo donde se almacenó el electrolito, el cual nos permita calcular la velocidad de circulación del electrolito (entrada y salida).



2. Se determina el área de contacto del cátodo con el electrolito y con este dato calculamos la cantidad de corriente que entra a la celda. Se mide las dimensiones de las placas (cátodos) y se halla el área para cada celda, según los siguientes datos:

dimensiones (dm)ancho largo Area (dm2)

cátodo 1 0.46 0.69 0.3174cátodo 2 0.48 0.69 0.3312cátodo 3 0.49 0.64 0.3136cátodo 4 0.50 0.65 0.3250cátodo 5 0.52 0.84 0.4368cátodo 6 0.48 0.68 0.3264

La densidad de corriente será de 5.25 (A/dm2)

Area total Ic= DcxArea totalx2celda 1 0.9751 10.2385celda 2 1.1563 12.1411

RESULTADOS

1. Potencia del sistema:

Voltaje sistema = 8.4 v Corriente sistema = 11.86 A

Potencia: 11.86 A x 8,4 v = 99.624 w

2. Para obtener el peso de cobre depositado, solo restamos el peso final de los cátodos con el peso inicial de los mismos, obteniendo:

Para celda 1: Peso de cátodos final – Peso cátodos inicial = 3.2 gr CuPara celda 2: Peso de cátodos final – Peso cátodos inicial = 4.1 gr Cu

3. Eficiencia:

Para celda 1: Ef = 58.66 – 3.2 x 100 = 94.54 % 58.66

Para celda 2: Ef = 58.66 – 4.1 x 100 = 93.01 %



58.66

CONCLUSIONES

El armado del sistema es muy importante pues una mala conexión nos puede dar

malos resultados y por lo tanto tener que volver a realizar el laboratorio.



Es un dato muy importante el de la densidad de corriente pues nos permite

conocer exactamente qué valores usaremos en el laboratorio.

Conexiones flojas y de poco contacto; por ende no hubo buena adherencia del

cobre a depositar.

BIBLIOGARFÍA

CUESTIONES Y PROBLEMAS DE ELECTROQUÍMICAM. Domínguez PérezEd. Hélice

ELECTROQUÍMICA APLICADAToribio Fernández OteroServicio Editorial Universidad del País Vasco

ELECTROQUÍMICA MODERNABockris y Reddy Ed. Reverté


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