Guía 1.química

La electroquímica, es una rama de la química que se ocupa del estudio de las reacciones que producen corriente eléctrica y generan electricidad.

Conceptos Básicos

⭐Electrolito: son sustancias que conducen la electricidad. ⭐No electrolito: son sustancias que no conducen la corriente eléctrica ⭐Electrolisis: es el proceso de oxidorreducción producida por la acción de una corriente eléctrica. ⭐Faraday: unidad de carga eléctrica equivalente a la carga de un mol de electrones y cuyo valor es 96.500 coulombios.

Leyes de Faraday En 1833, Michael Faraday, estableció las relaciones cuantitativas entre la cantidad de corriente eléctrica que pasa a través de la solución de un electrolito.

✔️1

ra

Ley de Faraday: la masa de un producto obtenido o de un reactivo consumido durante la reacción en un electrodo es directamente proporcional a la cantidad de corriente que fluye a través de la solución.

Elaborado por: Ing. Ana C. Palacios M. Para estudiantes de 4to Año de Cs.

Q=Ixt donde: Q: Cantidad de corriente eléctrica (coulombio) I: Intensidad de corriente (Ampere) t: tiempo transcurrido. (segundos)

✔️2

da

Ley de Faraday: las masas de diferentes sustancias producidas por el paso de la misma cantidad de corriente, con directamente proporcionales a sus equivalentes gramos. m=Ixtxz donde: m: masa transformada (gramos) I: Intensidad de corriente (Ampere) t: tiempo transcurrido (segundos) z: equivalente electroquímico (g/coulombio) z = Peq/(96.500 coulombio/eq) donde: z: equivalente electroquímico (g/colombio) Peq: peso equivalente (g/eq) Peq = PM/ edonde:

Elaborado por: Ing. Ana C. Palacios M. Para estudiantes de 4to Año de Cs.

Peq: peso equivalente PM: peso molecular e-: número de electrones

Ejemplos 1.- Calcula el equivalente electroquímico del cobre en el sulfato cúprico (CuSO4) Datos: PA Cu: 63,5 g/mol

Fórmulas: z = Peq/(96.500 coulombio/eq)

Solución: * Determina el peso equivalente del cobre en este caso, recuerda que el peso equivalente es el resultado de dividir el peso atómico (en caso de elementos) entre el número de electrones. En el sulfato cúprico el cobre está trabajando con su número de oxidación 2.

Peq =

PA -

e

⇒

Peq =

63.5 g/mol 2 eq/ mol

⇒

Peq =

31,75 g/eq

* Sustituyes Peq en la fórmula para calcular z:

z=

Peq 96.500 coulombio/eq

⇒

z=

31,75 g/eq 96.500 coulombio/eq

z= 3,29 x 10 -4 g/coulombio Elaborado por: Ing. Ana C. Palacios M. Para estudiantes de 4to Año de Cs.

2.- ¿Durante cuánto tiempo debe hacerse circular una corriente de 8 A a través de una solución de CuCl2 para depositar 35 g de cobre en el cátodo? Datos: t=? I=8A m = 35 g

Fórmulas: z = Peq/(96.500 coulombio/eq) m=Ixtxz

Solución: * El primer paso es calcular el Peq, en el CuCl2, el cobre está trabajando con su número de oxidación 2

Peq =

PA -

e

⇒

Peq =

63.5 g/mol 2 eq/mol

⇒

Peq =

31,75 g/eq

* El siguiente paso es calcular z:

z=

Peq 96.500 coulombio/eq

⇒

z=

31,75 g/eq 96.500 coulombio/eq

z= 3,29 x 10 -4 g/coulombio * A continuación se despeja t de la ecuación de m:

t=

m Ixz

⇒

t=

35 g 8 A x3,29x10-4g/coulomb

* Ampere es igual a coulombio /seg, sustituyes las unidades y calculas t

t=

35 g Elaborado por: Ing. Ana C. Palacios M. Para estudiantes de 4to Año de Cs.

8 coulombio /seg x3,29x10-4 g/coulombio t= 13297,872 seg 3.- Calcular el peso equivalente de un metal si en una cuba electrolítica, que recibe una corriente de 10 A durante 15 min, se depositan en el cátodo 10,056 g. Datos: Peq = ? I = 10 A t = 15 min m = 10,056 g

Fórmulas: z = Peq/(96.500 coulomb/eq) m=Ixtxz

Solución: * Primero transformas el tiempo de min a seg.

t=

60 seg

15 min x

1 min

= 900 seg

* Se sabe que z= Peq/96.500 coulomb/eq, por lo tanto debes despejar z de la fórmula de m = I x t x z:

z=

m Ixt

⇒

z=

10,056 g 10 coulomb/seg x 900 seg

z = 1,117 x 10-3 g/coulomb * Ahora se despeja Peq de la fórmula de z: Peq = z x 96.500 coulomb/eq Peq = 1,117 x 10-3 g/coulomb x 96.500 coulomb/eq Elaborado por: Ing. Ana C. Palacios M. Para estudiantes de 4to Año de Cs.

Peq =107,905 g/eq

Ejercicios Propuestos 1.- Calcular la masa, en gramos, de níquel que se deposita en el cátodo cuando se hace pasar una intensidad de corriente de 1,5 A durante 7 minutos a través de una solución de sulfato niqueloso. R: 0,191 g 2.- Una corriente de 8,5 A pasa durante 6 minutos a través de una solución de cloruro de cromo (III), y se depositan en el cátodo 0,579 g de cromo. Calcula el PA del metal. R:54,778 g/mol 3.- Calcular el tiempo que se requiere para depositar 8 g de hierro en el cátodo al hacer pasar una corriente de 0,6 A a través de una solución de cloruro férrico. Determina también la cantidad de corriente. R: t= 68.955,51 seg; Q =41.373,306 coulomb 4.- Una corriente de 0,5 A pasa durante 1 h, 25 min y 20 seg por una celda que contiene sulfato de zinc. Determina la cantidad del metal que se depositará en el cátodo una vez transcurrido este tiempo. R: 0,867 g 5.- Calcule el número de coulombs necesarios para depositar 15 g de aluminio, cuando se hace pasar una corriente de 5 A por una solución de sulfato de aluminio. R: 160.944,205 coulomb 6.- Una corriente continua pasa por un circuito electrónico, que contiene una solución de yoduro, durante 2 horas, liberándose 2,00x10-3 equivalente de yodo. ¿Cuál es la intensidad de la corriente? R: 0,027 A

Elaborado por: Ing. Ana C. Palacios M. Para estudiantes de 4to Año de Cs.

7.- ¿Cuál será la intensidad de corriente necesaria para depositar 15 g de oro, en 30 min, en una cuba electrolítica que contiene iones Au+3? R: 12,255 A

Elaborado por: Ing. Ana C. Palacios M. Para estudiantes de 4to Año de Cs.