Electrólisis

Deposición electrolítica del níquel. Reducción. Mond. Cátodo, ánodo

  • Enviado por: Juan Gratis
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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PRÁCTICA:

ELECTRÓLISIS DEPOSICIÓN ELECTROLÍTICA DEL NÍQUEL

CUESTIONES

  • Discutir por qué puede obtenerse níquel por reducción de NiO con H2 en caliente. Da al menos dos razones de peligrosidad por las que no se debería proponer esta práctica.

  • NiO + 2H+ + 2e- > Ni + H2O Eº= -0'25v

    H2 > 2H+ +2e- Eº= 0'00v

    Eº= -0'25v

    Por ser no espontaneo, necesita energía para producirse y por eso calentamos. Es peligroso por su alto índice de toxicidad y porque que el hidrógeno es muy inflamable.

  • Las válvulas de níquel se utilizan en instalaciones diversas por su resistencia a la corrosión. Sin embargo , se atacan en caliente por el gas CO (este hecho llevó al descubrimiento del tetracarbonilo de níquel (Ni(CO)4). Precisamente a 150°C el equilibrio Ni + 4CO > Ni (CO)4 permitió a Mond desarrollar un método de obtención de níquel muy puro. Describir con las reacciones y las condiciones necesarias este proceso.

  • Ludwig Mond en 1890.

    El níquel metálico impuro se somete a la acción de una corriente de CO(g) en caliente (aproximadamente 75ºC). El compuesto gaseoso Ni(CO)4 (tetracarbonilo de níquel), se forma inmediatamente y se pasa a otra cámara, alrededor de 225ºC. A una temperatura superior, el equilibrio entre el Ni(s), CO(g) y el Ni(CO4)(g), se invierte y se deposita Ni puro. El CO muy tóxico se recicla continuamente en el proceso.

    Ni(s) + 4CO(g) * Ni(CO4)(g) 75ºC

    Ni(CO4)(g) * Ni(s) + 4CO(g) 225ºC

  • ¿Qué es una electrólisis?. Proponer una aplicación que te parezca interesante a nivel industrial.

  • Es un proceso en el que introducimos en un recipiente un compuesto disuelto en agua (electrolito), además introducimos dos barras conductoras de un metal inerte (electrodos) que las uniremos a un generador de corriente. Si se activa, la corriente pasará por la disolución y da lugar en la superficie de cada conductor a un proceso químico desprendiendo hidrogeno en el electrodo conectado al polo positivo (ánodo) del generador y depositándose sólido proveniente de la disolución (por ejemplo Ni) en el electrodo unido al polo negativo (cátodo).

    Una aplicación interesante, es la obtención del Mg del mar para utilizarlo como protección a la corrosión del hierro o para hacer metales muy resistentes como el Dowmetal (formado por un 89% de Mg). El proceso empieza en las calizas o conchas de ostras de donde sacaremos carbonato cálcico (CaCO3), lo metemos en el horno y obtendremos óxido de calcio, este se unirá al agua formando apagado de cal (Ca(OH)2), que a su vez lo uniremos con agua del mar rica en Mg2+(0'14% del agua marina), de esta forma precipitará Mg(OH)2, seguidamente lo mezclamos con HCl para obtener MgCl2 líquido, lo evaporaremos y lo obtendremos fundido y es aquí cundo se utiliza la electrólisis para obtener Mg líquido.

  • Escribir los cálculos realizados para obtener la disolución de Sulfato de Níquel.

  • 1M NiSO4.6H2O = nº moles/0'05 l

    0'05 moles = m(s)/262'74

    m = 13'137 gramos.

    Con un 98% de pureza, la masa que debemos tomar es 13'405 g.

  • Escribir los cálculos realizados para preparar la disolución de ácido sulfúrico 0'1 M. Partiendo de este ácido concentrado. Mirar en el bote de reactivo comercial las características del mismo.

  • 0`1M H2SO4 = nº moles/0'005

    0'0005 moles = m(s)/98

    m = 0'049 gramos

    Con un 98% de pureza, masa que debemos coger es 0'05 g.

  • Con los datos de las láminas pesadas, discutir los resultados. ¿Coincide la cantidad de níquel electro depositada con la que se esperaba teóricamente?.

  • La placa de Cu que ha actuado como cátodo ha pasado de pesar 1'105g a 1'149g, esto es debido a que el Ni(s) se ha depositado en ella, durante los 5 minutos en que la disolución ha estado a 6v. Por otro lado, la placa que actuaba como ánodo a pasado de pesar 1'171g a pesar 1'123g, pues de ella se a desprendido Cu(s).

  • Si se pasan 2'5 amperios durante 30 minutos. ¿Qué cantidad de níquel se depositará sobre la superficie de la lámina de cobre?.

  • Cu >Cu2+ +2e- Oxidación Anodo

    Ni2+ +2e- >Ni Reducción Cátodo

    Carga total = n*F = 2*96500 = 193000C

    C = A*s =2'5*1800 = 4500C

    4500/193000 = 0'02331 moles de Ni

    gramos = n *M at. = 0'023*58'71 = 1'35 gramos de Ni

  • Explicar los resultados del experimento electrolítico y del ensayo 1, realizados, sobre la base de los potenciales(Cu2++2e- >Cu; E°=+0'34V; Ni2++2e- >Ni; E°=-0'24V).

  • Los resultados del experimento electrolítico están en el apartado 10.

    En el ensayo 1, en el primer apartado en el que se introduce una lámina de Cu en una disolución de NiSO4, no pasa nada pues;

    Cu(s) > Cu2++2e- Eº= -0'34v

    Ni2++2e- >Ni(s) Eº= -0'24v

    Entonces E= -0'58v, no es espontánea, por lo tanto necesita electricidad al ser una electrólisis. Mientras que el siguiente caso en el que metemos Ni en una disolución de CuSO4 se forma una celda galvánica en la que el Ni pasa a la disolución y el Cu pasa a ser sólido pues;

    Cu2++2e- > Cu Eº= 0'34v

    Ni(s) > Ni2++2e- Eº= 0'24v

    Entonces Eº= +0'58v, es espontánea.

  • Observar el fondo del vaso de precipitados después de la electrólisis y predecir qué sustancias han precipitado.

  • A precipitado CuSO4

  • ¿Qué ocurre en el cátodo?. Explicar mediante el uso de las reacciones químicas adecuadas, todo lo que se produce.

  • 2Cu(s) + NiSO4(ac) + H2SO4(ac) > Ni(s) + H2(g) +2CuSO4(ac)

    Mediante esta reacción vemos que se desprende hidrógeno gas, que saldrá por el cátodo en donde además se va depositando Ni sólido.

    Ni2++2e- - >Ni(s).

    Mientras que en el ánodo se produce la oxidación del Cu, que pasará de sólido (en la misma placa) al ión Cu en la disolución que se unirá al ión sulfato.

    Cu(s) > Cu2++2e-