Aquielect

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

CURSO: ELECTRO QUIMICA INDUSTRIAL  TEMA:

MESA N°1  GRUPO A1 HORARIO 2:00- 3:40 PM DOCENTE: Dr. FELIX JOSE SUEROS VELARDE INTEGRANTES: DE LA CRUZ AROQUIPA RUTH MARIBEL MAMANI ONSIHUAY ARLEN SCOL QUINO BERNABE MIRIAM LUCERO SUASACA APAZA DINA ELIZABETH

AREQUIPA – PERÚ 2019

 

1. OBJETIVOS

1.1 .1.. OBJE OBJET TIVO IVO GE GEN NER ERAL AL::  Obtener láminas de cobre a través de la electrodeposición. 1.2. 1. 2. OB OBJE JETI TIVO VOS S ES ESPE PECÍ CÍFI FICO COS: S:  Observar las reacciones electrolíticas y realizar cálculos con la ley de Faraday. 

2. MARC ARCO TEORI EORIC CO

Mediante la construcción de una celda electrolíca con una fuente externa de alimentación eléctrica y observar la electrodeposición de una capa de cobre sobre un objeto de acero inoxidable, que actúa como cátodo de la celda. Las reacciones de corrosión son de naturaleza electroquímica, ya que implican transferencia de electrones entre el metal que sufre el ataque (que actúa como dador electrónico o ánodo) y una segunda sustancia que recibe tales electrones, y que por tanto se reduce, actuando como oxidante en la reacción redox. Muchas partes metálicas se protegen de la corrosión por electrodeposición, para producir una na capa protectora de metal. En este proceso, la parte que va a ser recubierta constuye el cátodo de una celda electrolíca. El electrolito es solución sulfato de cobre rico que conene caones del metal de recubrimiento. Se aplica una corriente connua por medio de una fuente de alimentación, tanto a la parte que va a ser recubierta como al otro electrodo. ELECTRODEPOSICIÓN La electrodeposición es un procedimiento electroquímico mediante el cual se logra cubrir una pieza con una na capa de determinado metal. Para lograrlo se sumerge la pieza a cubrir en una solución electrolíca que conene los iones del metal que formará la capa. La pieza se pondrá en contacto con una fuente de corriente connua 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 obene el recubrimiento metálico en la pieza. LIXIVIACIÓN POR AGITACIÓN: Se recurre a la agitación mediante burbujeo. los tanques agitados con aire. ETAPA DE EXTRACCIÓN El reacv reacvo o orgáni orgánico co se contac contacta ta con la soluci solución ón acuosa acuosa impura impura de lix lixivi iviació ación n y extrae extrae selecvamente desde la fase acuosa los iones de cobre, incorporándolos en la fase orgánica. El ion cúprico reacciona con el extractante formando un compuesto órgano metálico insoluble en agua, Totalmente soluble en el solvente orgánico (Kerosene), con la cual se produce la extracción del cobre desde la fase acuosa a la orgánica.

 

ETAPA DE RE-EXTRACCIÓN Es llevado a cabo por efecto del cambio de acidez en la fase acuosa, reverendo la reacción y generando un electrolito de alta pureza y alta concentración en cobre. EL COBRE: El cobre es un elemento metálico, de color rojizo. Junto a la plata y al oro, forman la “familia del cobre” (los mejores conductores de electricidad). El cobre es un elemento de transición de la tabla periódica, periódica, y su número atómico es 29. Los principales principales minerales minerales de sulfuro sulfuro de cobre son calcop calcopiri irita ta (CuFeS (CuFeS2), 2), calcoci calcocita ta (Cu2S), (Cu2S), coveli covelita ta (CuS), (CuS), bornit bornitaa (Cu5Fe (Cu5FeS4), S4), tetra tetraedr edrita ita ((Cu,Fe)12Sb4S13) y enargita (Cu3AsS4). La fuente principal de cobre es la de depósitos de mineral pórdo en la que uno o una combinación de los minerales antes mencionados se produce.

MECANISMO DE REACCIÓN: Soluto: [ Cu+ ]ac +[ CuL ]( org) 2

2

Solvente: inmiscibles entre sí (agua, kerosene)    

L: Agente extractante → cetoxima Lix: liquid ion Exchange (intercambiador de ion liquido   C 9 H 14

 = para lograr queácido sea insoluble HL: propiedades de un débil

Como ácido se puede disociar: −¿ + H +(aq¿¿)¿  L(aq )

 Ka

 HL( aq) ⇌

−¿⇌

2+ ¿ + 2 L (aq )

Cu(aq )

 β CuL

CuL2 (aq )¿

¿

 

C 9H14

R C OH

N OH

 Figura 4. Cetoxima

Org: Lix + querosene Kd, HL Distribucion

 Figura 5. Mecanismo de Reacción. Reacción.

 

+ ¿ + 2 L−(aq¿ )  Figura 6. Cu(aq )

 β

⇌

2

CuL

CuL2 ( aq ) ¿

¿

3. EXPE EXPERI RIM MENTA ENTACI CION ON

falta 4. CALCULOS

C 1 V 1 =C 2 V   2 2 150

∗4 =226∗V   2

V   2=2690 ml W cu + 2=

∗ 1< ¿=88 gr ¿

  2690 33 gr

w cu= 4 < ¿

40 gr

¿

  =160 gr cu

wcu −w Cu + 2=160 −88 =72 gr

 cu∗250 grcu 2 so 4 63.54

=284 grCu 2 SO 4∗5 H   22 O

TITULACION

Cu 2 ( g / L)  Y  H 2 SO4 ( g / L)  EN ELECTROLITO RICO 

CUANTIFICACION DE IONES

 

Tabla 1: volúmenes gastados durante la tulación

SOLUCION

VOLUMEN GASTADO (ml)

EDTA NaOH

12.6 11.3

12.3 11.2

12.45 11.25

VOLUMEN PROMEDIO (ml) 12.45 11.25

Cu 2 ( g / L)  Y  H 2 SO4 ( g / L)  EN ELECTROLITO RICO 

CUANTIFICACION DE IONES 

Experimentaci Experi mentación ón 1

Para la concentración de Cu

2



( g / L) Cu 2 ( g / L)   

Calculo de la concentración de

 EDTA  EDT A∗0.01 mol EDTA EDTA 1 1000 mlEDTA   ∗ molCu   ∗63 grCu 1 molEDTA   ∗1 1 molCu mlsol ol . diluid diluida a   ∗100 mls soll madr madree 5 ml so sol madr madree 15.2 ml   ∗1000 ml sol 5 ml so soll dilu diluid ida a 38.63

Gr +2   decu  L  



Experimentaci Experi mentación ón 2

Para la concentración de  H 2 SO4 ( g / L)

 

Calculo de la concentración de

 H 2 SO4 ( g / L)

 H 2 SO4  2 NaOH

  

Na2 SO4  2 H 2O

 

 NaOH ∗0.1 mo moll NaOH  NaOH    ∗1 mol H   22 SO 4 1000 mlNaOH    ∗98 gr H   22 SO 4 2 molNaOH 

 

1 molCu

 

soll madr madree 5 ml so

7.8 ml

∗1 mlsol ol . madr madre ∗100 mls   ∗1000 ml sol sol dil dil

5 ml so soll dilu diluid ida a

152.88 gr

 L

  de H 2 SO 4  

TITULACIONES DE LA SOLUCIÓN QUE QUE SALE DE LA LIXIAVIACION Table 2:tulacion de la solucion en diferentes empos durante la lixiviacion

2 C u ( g / L)   Calculo de la concentración de 

 EDTA  EDT A∗0.01 mol EDTA EDTA   ∗1 molCu 1000 mlEDTA 1 molEDTA   ∗  63 grCu ∗1 1 molCu   ∗100 mlsol.diluida 10 ml so soll madre madre 17 ml   ∗1000 ml sol sol mad madrre soll diluid diluida a 10 ml so 10.8

Calculo de la concentración de

Gr +2   decu  L

 H 2 SO4 ( g / L)

 H 2 SO4  2 NaOH

  

Na2 SO4  2 H 2O

 

 

 NaOH ∗0.1 mo moll NaOH  NaOH    ∗1 mol H   22 SO 4 1000 mlNaOH    ∗98 gr H   22 SO 4 2 molNaOH    ∗1 1 molCu   ∗100 mlsol mlsol.madre .madre soll madr madre 10 ml so sol dil dil 1.3 ml   ∗1000 ml sol diluida a 10 ml sol diluid 6.3

 LGr  de H 2 SO CALCULO DE EFICIENCIA

I aplic = 17 A 17 A Calculo de masa de cu después de 1hora y 10 min

Mcu= Acu∗ I ∗T  Mcu= Acu  = Ve∗ F 

∗ ∗

63.54 17 70

min∗60 seg 1 min

∗

2 96500

valorr teorico teorico ) =23.50 gdeCu ( valo

Valor Teorico= 23.50 g Valor Experimental = 21.36 g %∅

e

=

  m cu practico practico 21.36 ∗100= 90 90.8 .89 9% = m cu experi experimen mental tal 23.50

CALCULO DE MASA DE COBRE ELECTRODEPOSITADO ELECTRODEPOSI TADO Y RENDIMIENTO AREA-TIEMPO PARA DIFERENTES TIEMPOS

Formulas: Determinacion de masa de cu electrodepositada mcu= 63.54∗T ∗ Iaplic 2

∗96500

Donde : mcu= masade cobre cobre electrodepo electrodepositad sitado o ( gr )

T= empo transcurrido (seg) I= intensidad de corriente aplicada (A)

Determinacion de Rendimiento Area empo

 

 Ra−t =

8.53

∗10− ∗63.54∗i∗% 6

∅

e

2

Donde: I= densidad de corriente (A/m 2) %ɸe= Eceiencia  i =I aplic/ Area del elctrodo Area del elctrodo = 0.09 m*0.1m =0.009 m 2 Tabla 1: Masa de Cu y Ra-t a disntos Tiempos e %ɸ = 90.89 T Ra-t  m cu T transcurrido i aplic electrodepositado (g/m²) (min) (min) 15:1 2.3 1888.88889 9 0 0 0.4653 15:2 2.3 1900 7 8 0.278 0.4680

Iaplic(A ) E(V)

17 17.1 17

2.2 1888.88889

15

2.2 1666.66667

15.2 15.1

2.2 1688.88889 2.2 1677.77778

15.3 15.1 15.1

2.2 1700 2.2 1677.77778 2.2 1677.77778

15:3 7 15:4 7 15:5 7 16.01 16:1 7 16.27 16.37

18

0.622

0.4653

28

0.854

0.4105

38 42

1.174 1.289

0.4160 0.4133

58 68 78

1.804 2.088 2.395

0.4187 0.4133 0.4133

5. OBSER BSERVA VACI CION ONEES: El mineral se agito y luego se lavó varias veces con agua. luego se dejó secar posteriormente se agregó ácido sulfúrico y luego agitamos. Para determinar cuánto de cobre y acido procedemos con las tulaciones con EDTA y hidróxido de sodio.  En el proceso de extracción y Re- extracción se agregó el ácido sulfúrico se hizo con mucho cuidado con tubo PVC más embudo con los respecvos implementos de seguridad, se agregó lentamente y en el oren correcto primero agua luego el ácido.  La solución del lix mas kerosene (orgánico) es de coloración negra. se observa después de la agitación el orgánico más el acuoso dejamos reposar y se observa lentamente que el orgánico sube a la parte superior y el acuoso en la parte inferior.  La solución en la reextracion se obtuvo agua más acido con coloración medio verde claro debido a la presencia de erro. Esta solución se almacena para más adelante realizar 

la extracción y reextracion, pero no se almacena por los alumnos que laboran en el laboratorio.

 

Se observó que durante la extracción y reextracion la coloración de la solución de cobre rico.  El cobre depositado en los cátodos es de coloración rojo más anaranjado claro y suena como laminas. 

6. ANAL ANALIS ISIS IS DE DE RES RESUL ULTA TADO DOS S 

En las tulaciones realizadas en el laboratorio se obtuvo 38.63 Gr  decu + 2 y de ácido

 L

sulfúrico 

152.88 gr

 L

  de H 2 SO 4

En la tulaciones de la solución que sale de la lixiviación realizada de se obtuvo 10.8

Gr +2   d e c u   y de ácido sulfúrico  L

6.3 Gr

 L

  de H 2 SO  4 .



Se obtuvo de láminas de cobre 21.4 gramos experimentalmente y teóricamente 23.50 g



90.89 89 % Se obtuvo una eciencia de 90.

 

Se obtuvo un rendimiento de área empo en un intervalo de 0.4105 a 0.4680 Se obtuvo consumo de energía de

7. DISCUSIONES

8. CONCLU LUSI SIO ONES

9. RECO RECOME MEND NDAC ACIO IONE NES S