TP N 2 3 y 4 Electroquimica electrolisis

TP Nº 2, 3 y 4: Electroquimica, electrolisis y corrosión

Electroquimica, electrolisis y corrosión Objetivos: • Familiarizarse con las reacciones redox. • Prever si es espontánea o no una reacción de desplazamiento redox dada utilizando la serie de potenciales estándar de electrodo. • Determinar una concentración incógnita aplicando los principios básicos de volumetría redox. • Determinar la polaridad de una fuente de corriente continua mediante una electrólisis. • Realizar reacciones de identificación de productos anódicos y catódicos. • Observar los efectos de las reacciones redox espontáneas sobre los materiales industriales. • Observar distintos procesos corrosivos, estudiar técnicas de prevención.

A) Reacciones Redox Espontaneas Para toda reacción espontanea se cumple que ∆Er ° > 0 Donde Resumiendo: ∆Er ° > 0 Reaccion espontanea ∆Er ° < 0 Reaccion no espontanea ∆Er ° = 0 Reaccion en equilibrio

Procedimiento 1. Efectuar las reacciones siguientes en tubos de ensayo utilizando 23 cm 3 de cada una de las soluciones en cada caso. a) b) c) d) HCl (ac) + Fe (s) (con solución 1 M) HCl (ac) + Cu (s) (con solución 1 M) HCl (ac) + Zn (s) (con solución 1 M) Pb(CH 3 COO)2 (ac) + Zn (s) (con solución 1 M) 2. Interpretar la espontaneidad de las reacciones redox a partir de los potenciales estándar de reducción correspondientes (Previo a la practica) y comparar con los resultados obtenidos 3. En el caso de haber reacción indicar: ecuaciones parciales de oxidación y reducción, ecuación iónica y ecuación molecular.

B. Titulación Redox VALORACION REDOX: Metodo para determinar la concentración de una sustancia a partir de una REACCION REDOX Una disolución que contiene una concentración conocida de una sustancia capaz de Oxidarse o reducirse (TITULANTE) se hace reaccionar con Titulante una disolución de otra sustancia capaz de reducirse u oxidarse de concentración desconocida (ANALITO) Medimos el volumen de titulante necesario para que reaccione completamente todo el analito Cuando se logra la reaccion completa: Punto de equivalencia Analito

Titulación Redox Reacción anódica: Fe 2+ (ac) → Fe 3+ (ac) +1 e Reacción catódica: Mn. O 4 - (ac) + 8 H+(ac) + 5 e-→ Mn 2+(ac) + 4 H 2 O (l) En el punto de equivalencia todo el Ag. Oxid o Red ha reaccionado y se cumple que: N° de Equiv. de Ag. Oxid= N° de Equiv de Ag. Red Por lo tanto : Va * Na = Vt * Nt Va = Volumen de analito Na = Normalidad del analito ( Nro. de equivalentes por L de sc) Vt = Volumen de titulante Nt = Normalidad de titulante ( nro. de equivalentes por L de sc)

Titulacion Redox: Procedimiento 1) Se carga un Erlenmeyer de 250 ml con 10 cm 3 de agua destilada al que se le agrega una muestra solida de sulfato ferroso (ANALITO), se disuelve la muestra, se agregan con probeta 20 cm 3 de ácido sulfúrico, para acidificar el medio de reacción KMn. O 4 2) Llenar y enrasar la bureta con solución de permanganato de potasio ( de normalidad redox conocida)(TITULANTE) 3) Agregar la solución de permanganato de potasio, gota a gota , hasta coloración rosa pálido permanente. Anotar los mililitros utilizados 4) Calcular los equivalentes y la masa de Fe. SO 4. 7 H 2 O. a partir de : Fe. SO 4. 7 H 2 O + H 2 SO 4 VKMn. O 4 * NKMn. O 4 = N˚ de equivalentes de Fe. SO 4

ELECTROLISIS A) Determinación de la polaridad de una fuente continua Para armar una celda electrolítica debemos identificar la polaridad de los electrodos de la fuente utilizada para suministrar la corriente eléctrica necesaria. Para lograr el objetivo propuesto se procedera a realizar la electrolisis de una solucion acuosa de Cloruro de sodio con unas gotas de fenolftaleina ( indicador acido base) Se identificara la polaridad de los electrodos por los productos formados.

Procedimiento • Colocar sobre un vidrio de reloj un papel de filtro humedecido con una solución de Na. Cl a la que se ha agregado 2 o 3 gotas de fenolftaleína. • Sobre el papel de filtro colocar dos electrodos conectados a una fuente de corriente continua de 12 V. • El extremo color fucsia es el cátodo por la presencia de fenolftaleína la cual cambia de color en presencia de OH-. • El extremo incoloro es el Anodo Reacción anódica: 2 Cl- (ac) → Cl 2 (g) + 2 e. Reacción catódica: 2 H 2 O (l) + 2 e- →H 2 (g) + 2 OH- (ac) Fundamentar los productos formados con los potenciales de reducción correspondientes

B) Electrolisis de una Sc de Ioduro de potasio: Procedimiento 1. 2. 3. 4. 5. Llenar el tubo en U con solución 0, 05 M de KI. Colocar los electrodos en las ramas del tubo cuidando que la parte superior de los mismos no quede sumergida en la solución. Colocar unas gotas de fenolftaleina en la rama que contiene al catodo, Luego conectar la fuente de potencial de 12 V. Efectuar la electrolisis durante unos minutos e ir observando los cambios que se producen. Fundamentar los productos formados con los potenciales de reducción correspondientes Reacción anódica: 2 I- (ac) → I 2 (ac) + 2 e. Reacción catódica: 2 H 2 O (l) + 2 e- →H 2 (g) + 2 OH- (ac)

Informe • Dibujar un esquema completo del dispositivo en el experimento. • Escribir las semiecuaciones redox que corresponden a las reacciones que ocurren en la superficie de cada uno de los electrodos. • Reconocimiento de los productos de la reacción: describir lo observado en el cátodo y en el ánodo. Fundamentar lo observado.

c) Electrolisis de una Sc de Sulfato de cobre(II): DEMOSTRATIVA Con Anodo atacable 1. Colocar en un vaso de precipitados 100 cm 3 de solución de Cu. SO 4. Sumergir un ánodo de cobre y una placa de acero inoxidable, como cátodo. 2. Conectar los electrodos a una fuente de corriente continua de 12 V durante unos minutos. 3. Observar los cambios que se producen en los electrodos y en el color de la solución. Reacción anódica: Cu (s) → Cu 2+(ac) +2 e. Reacción catódica: Cu 2+ (ac) + 2 e- →Cu(s) Fundamentar los productos formados con los potenciales de reducción correspondientes

c) Electrolisis de una Sc de Sulfato de cobre(II): DEMOSTRATIVA 1. 2. 3. 4. Con Anodo inatacable Preparar en un vaso de precipitados de 250 cm 3, una celda electrolítica con el mismo electrolito del caso anterior. Introducir un electrodo de acero inoxidable (ánodo) y una chapa de cobre (cátodo). Conectar a la fuente de potencial. Verificar los cambios que se producen en los electrodos y en la solución durante la electrolisis. Reacción anódica: 2 H 2 O (l) → O 2 (g) + 4 H+ (ac) + 4 e. Reacción catódica: Cu 2+ (ac) + 2 e- → Cu (s) Fundamentar los productos formados con los potenciales de reducción correspondientes

CORROSION OBJETIVOS • Conocer el proceso de corrosión • Identificar los productos de corrosión • Evaluar influencia del medio en el proceso de corrosión de metales

CORROSION RAPIDA DE UN PAR Zn-Cu. ØLlenar un tubo en U con agua previamente aireada. ØEn cada rama del tubo colocar respectivamente una chapa recién pulida de Zn y Cu. Unir exteriormente las chapas mediante un conductor de cobre, cuidando que este no toque el líquido. ØAgregar a ambas ramas del tubo 3 gotas de solución alcohólica de fenolftaleina. ØObservar al cabo de 2 horas e interpretar lo ocurrido Reacción anódica: Me (s) Men+ + n e (identificar el metal del par que se oxida) Reacción catódica: 2 H 2 O (l) + O 2 (ac) + 4 e 4 OH- (ac)

CORROSION RAPIDA DE UN PAR Fe-Cu SUMERGIDO EN AGUA SALINA QUE CONTIENE OXIGENO DISUELTO. • • • Arrollar de manera compacta un alambre de cobre alrededor de un clavo grueso de hierro. Envolverlo con papel de filtro embebido en una solución que contiene Na. Cl, K 3 Fe(CN)6 y fenolftaleina Observar al cabo de unos minutos la aparición de coloraciones rosada y azul, individualizando en cada caso la zona anódica y la catódica. Fe 2+ A (-) p. H>4. 3 presencia de O 2 e- Fe 2+ C (+) e. A (-) Chapa de hierro con tornillo de cobre Eº(Cu 2+/Cu)>Eº(Fe 2+/Fe) Zona Anódica A(-): Zona Catódica C(+): La fenolftaleina a p. H>8 torna al azul fucsia

CORROSION DE UNA CHAPA DE ACERO A CAUSA DE UNA DIFERENCIA DE AEREACION Colocar sobre la superficie limpia y pulida una placa de acero al carbono y 2 gotas de la solución de la experiencia anterior. Observar al cabo de aproximadamente 15 minutos si aparecen áreas coloreadas y como se hallan distribuidas. O 2 Fe 2+ OHC (+) e- A (-) OHe- C (+) Las zonas más aireadas (más oxígeno disuelto) se comportará como catódica Zona anódica o de menos aireación: Fe 2+ + 2 e Zona catódica o de mayor aireación: 2 H 2 O (l) + O 2 (g) + 4 e 4 OH- (ac)

CORROSIÓN DE UN CLAVO DE HIERRO POR TENSIONES DE MAQUINADO. Apoyar un clavo grande de acero sobre un papel humedecido en la solución salina con los indicadores. Reconocer las zonas anódica y catódica y escribir las reacciones correspondientes mecanizado Medio compuesto por agar -agar disuelta en agua, una solución de ferricianuro de Potasio y fenolftaleína. Las zonas mecanizadas se comportarán como anódicas, poseen un menor potencial de reducción