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UNIVERSIDAD NACIONAL SAN ANTONIO ABAB DEL CUSCO
FACULTAD DE INGENIERA QUMICA E INGENIERA
METALRGICA
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERA METALURGIA
DOCENTE: ING. PEDRO CAMERO HERMOZA
ALUMNA: CONDORI SANCHEZ ESTHER
SEMESTRE ACADEMICO 2014 II
CODIGO: 114014
CUSCO - PERU
Tema:
ELECTRODEPOSICION DEL COBRE
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INFORME PRCTICO
ELECTRODEPOSICIN DEL COBRE
1.- FUNDAMENTO TERICO:
ELECTRODEPOSICIN:
La electrodeposicin es el mtodo de cubrir objetos con una
pelcula fina de otro metal. El principio que rige este fenmeno es
la electrlisis, cuyo nombre procede de dos radicales, electro que
hace referencia a electricidad y lisis que significa ruptura. La
electrodeposicin implica la reduccin (disminucin del estado de
oxidacin; ganancia de electrones) de un compuesto metlico disuelto
en agua y una deposicin del metal
resultante sobre una superficie conductora. Probablemente esta
tcnica es uno de los procesos ms complejos conocidos, debido a
que hay un gran nmero de fenmenos y variables que intervienen en
el proceso total, mismos que son llevados a cabo en la superficie
de los materiales involucrados.
En la electrodeposicin de metales, el xito de la operacin est en
funcin del control de los fenmenos involucrados, por lo que es
necesario mencionar los principios a los que se
sujetan stos, ya que cualquier variacin en el proceso se ver
reflejada de manera significativa en el resultado obtenido. PROCESO
ELECTROLTICO
El proceso electroltico consiste en hacer pasar una corriente
elctrica a travs de un electrolito, entre dos electrodos
conductores denominados nodo y ctodo. Donde los
cambios ocurren en los electrodos. Cuando conectamos los
electrodos con una fuente de energa (generador de corriente
directa), el electrodo que se une al polo positivo del generador
es el nodo y el electrodo que se une al polo negativo del generador
es el ctodo. Una reaccin de electrlisis puede ser considerada como
el conjunto de dos medias reacciones, una oxidacin andica y una
reduccin catdica (Figura).
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REACCIN QUMICA:
Reacciones y electrodos en el proceso de electro obtencin de
cobre
REACCION ANODICA: H2O => 1/2 O2 + 2H+ + 2e- E=1.23V
(Descomposicin agua) REACCION CATODICA: Cu2+ + 2e- => Cu E=0.34
V
(Precipitacin de cobre) _______________________________
REACCION DE CELDA: Cu2+ + H2O => Cu + 1/2 O2 + 2H+ E=0.89V
(Expresada en forma inica) Resultados del proceso electroltico: *
Depositacin del cobre en el ctodo * Evolucin de oxgeno en el nodo *
El electrolito se enriquece en cido y se empobrece en cobre
LEYES DE FARADAY:
1 Ley de Faraday
La masa de sustancia que se deposita o se libera en un electrodo
es
directamente proporcional a la cantidad de corriente elctrica
que circula por el electrolito.
2 Ley de Faraday
Para una misma cantidad de electricidad, la masa depositada o
liberada es proporcional a su masa atmica y al nmero de electrones
intercambiados en cada semirreaccin.
=.
()
-
= .
m = Masa de sustancia depositada o liberada (g).
M = Masa atmica.
Q = Carga que circula por la cuba (C).
(n e-) = Nmero de electrones intercambiados.
96500 = Constante de Faraday, carga transportada por un mol
de
electrones (F) C/mol.
I = Intensidad de Corriente (A).
t = Tiempo (seg).
TERMODINMICA DE LOS PROCESOS ELECTROQUMICOS QUMICA:
CONDUCTIVIDAD INICA
Los conductores inicos se comportan en la misma forma que los
conductores
electrnicos y obedecen a la ley de Ohm.
V = IR
Entonces:
I =
.. (1)
Dnde:
R =
(2)
V= Voltaje.
I = Intensidad de corriente.
R = Resistencia.
= Resistividad. L = Longitud.
A = rea.
Esta ley aplicada a los conductores inicos se expresa:
I = CV.. (3)
C = Conductancia.
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Igualmente:
=
(Conductancia especfica)
La conductancia especfica es la conductancia de un cubo de
volumen igual a 1
cm3 llenado con el electrolito en cuestin.
Si:
R =
y = R
Entonces:
=
x
. (4)
Similarmente:
=
= C
Entonces:
C =
Remplazando en (3):
I =
V
Luego:
=
(5)
La ecuacin 6 expresa la densidad de corriente aplicada al
bao.
La conductancia especfica de los electrolitos vara desde 10-6
-1cm-1 para el
agua destilada, hasta pocos -1cm-1 para soluciones acuosas muy
concentradas y sales fundidas. Esto es 10-12 a 10- 16 la
conductividad del Cu o de cualquier otro
metal.
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CONDUCTIVIDAD ELCTRICA EQUIVALENTE
Es la conductividad elctrica de un volumen Q en cm3 de solucin
que contiene 1
equivalente gramo de una sustancia disuelta, con los electrodos
a 1 cm de
distancia uno del otro.
=
= Conductancia equivalente.
= Volumen equivalente.
Para un lquido puro:
=
Dnde:
= Masa Equivalente.
= Densidad.
2.- DESCRIPCIN DE LA PRCTICA:
Preparacin de los electrodos de plomo y cobre. Para un buen
desempeo
de los electrodos se hace una limpieza con agua y detergente
para evitar la
grasa los cuales tienen que ser resistentes a la desintegracin
del mismo.
Instalar la celda electroltica con solucin de sulfato de
cobre
aproximadamente con una concentracin de 40 gr/lt.
Hacer circular por la celda la corriente continua procedente del
rectificador
de corriente.
Una vez ya instalada la celda con todo el equipamiento de
amperaje y
voltaje (de lectura), con la celda electroltica con solucin de
sulfato de
cobre se procede en conectar la energa elctrica. Y se anota la
lectura del
voltmetro y el amperaje con previa observacin de las cualidades
fsicas y
los fenmenos ocurrentes en dicha prctica.
Tiempo de proceso ser de 40 minutos.
Medir los parmetros de operacin.
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3.- MATERIALES Y EQUIPOS:
Celda electroltica
Fuente de energa
Voltmetro
Ampermetro
nodo insoluble
Ctodo
Electrolito(CuSO4 )
Balanza digital
ALGUNAS IMGENES:
4.-DATOS EXPERIMENTALES:
WI(g) WF(g) W(g) L(cm) a(cm) Ctodo 1 47.8 47.9 0.1 7 8
Ctodo 4 60.2 60.3 0.1 7 8
I = 2Amp. E = 2.25v. t = 40min. n=90%
CALCULO DE W(g) PARA LOS CTODOS:
() =
-
() = . . = .
() = . . = .
5.-CUESTIONARIO DEL INFORME:
CALCULAR LA EFICIENCIA DE LA CELDA(N):
=
% Como dato: n = 90%
-CALCULO DEL PESO Cu: = .
=
/ .
= .
- CALCULO DE LA POTENCIA:
=
= . .
= .
= . CLCULO DE LOS KW-H:
=
= .
= .
-
CLCULO DEL VOLUMEN DE OXGENO:
= . x n
=
.
= . = .
= .
.
= .
6.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
tenemos bsicamente una disolucin qumica en el nodo y se
interpreta
como una migracin del in hacia un sitio de crecimiento que
vendra a ser
el ctodo, de esta forma el cobre se va depositando.
la intensidad de corriente el nmero de celdas el voltaje las
barras de
contacto entre otros son esenciales en el proceso de esta forma
todo juega
un papel muy importante para que el proceso se lleve a cabo dela
mejor
manera teniendo as un proceso optimo y satisfactorio
Se logr observar que en el ctodo se va formando un precipitado
de cobre que se
deposita como una fina capa de color rojizo en la superficie de
la plancha de
aluminio.
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7.-REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
Villarreal, D. E., Comunicacin personal.
Villarreal, D. E., FUENTES ELECTROQUMICAS DE CORRIENTE. Ed.
Limusa Wiley, Mxico, 1971
http://refinaciondelcobre.comunidadviable.cl/content/view/979989/Proceso-de-refinacion-del-cobre.html
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Facultad de ingeniera qumica e ingeniera metalrgica