Electroquimica

2. Hola , soy Joe Navabi, Ing. De la corporación ibaka y este es nuestro electrolizador modelo 1000
Les mostrare como se usa.
Para comenzar el equipo, genera la deposición de aniones y cationes en estos electrodos de
platino.
Se toma una muestra de metal, se disuelve en ácidos calientes y se aplica una corriente que
permite la formación de un recubrimiento del metal en los electrodos.
Como podemos ver los electrodos de Pt están anidados uno dentro del otro, hay una varilla de
agitación de vidrio que atraviesa el centro para comenzar el procedimiento con la muestra sobre
los electrodos.
Para comenzar el procedimiento, se debe establecer cual electrodo es el ánodo y cual es el
cátodo, esto se hace mediante el interruptor de posicionamiento, el sabe si el lado derecho es
positivo o el del lado izquierdo lo es.
Encienda el equipo. Encienda el agitador y luego realice los ajustes de amperaje y del voltaje,
por lo general, requerimos alrededor de 40 miliamperios por cm2 de área de superficie del
electrodo, ahora a densidad de corriente a el enchapado típico le tomaría aproximadamente de 12
a 16 horas, es un análisis de punto final, por lo que se desea asegurar el obtener todos los iones
en la placa. después de que se acabe el tiempo, puede apagar el agitador, pero debe dejarlo
encendido antes de quitar la muestra, eso asegura un buen recubrimiento y nada se re-disuelve en
los ácidos calientes ya que la energía está encendida, baje con cuidado el vaso de ppt sin tocar
los electrodos y luego puede apagar la energía. Quitar los electrodos, lávelo, séquelo y luego
espere, después usted puede determinar cuánto del metal se ha depositado.

3. Introducción
La química electroanalítica se compone de métodos
que se basan en las propiedades eléctricas de una
solución del analíto cuando forma parte de una celda
electroquímica.
La electrogravimetría es un método electro analítico.
Se basa en la determinación gravimétrica de
elementos metálicos, que se aíslan en el cátodo en
forma de metal o en el ánodo en forma de óxido
metálico durante la electrólisis.
Desarrollo de la metodología por electro gravimetría. Electrodeposición de una mezcla de
Cu y Pb en materia prima.
Uso y cuidados del Electroanalizador Eberbach E100

4. Este método emplea dos electrodos, y se aplica una corriente
constante o un potencial constante al electrodo de trabajo
previamente pesado.
El producto de la electrogravimetría se deposita
cuantitativamente sobre un electrodo mediante una reacción
electrolítica y la cantidad de producto se determina pesando el
electrodo antes y después de la electrólisis.
Un electrodo (media celda) es una estructura que consta de dos
fases conductoras: una de ellas es un metal o un conductor sólido
diferente, y la otra consiste en un electrolito.
Entre el metal o cualquier otro conductor sólido (electrodo) y la
disolución tienen lugar procesos de electrodo, que son reacciones
redox.

5. El electrodo conectado al polo positivo de esta fuente externa es
el ánodo, mientras que el electrodo conectado al polo negativo es
el cátodo.
La electrólisis es la descomposición del electrolito
como resultado del impacto de la corriente
continua que fluye a través del electrolizador.
En electrogravimetría, se utilizan celdas o
estructuras electrolíticas que consisten en dos
electrodos sumergidos en una solución
electrolítica, a los que se conecta una fuente
externa de energía eléctrica.

6. El análisis electrogravimétrico o de electrodeposición, se basa en
depositar electrolíticamente el analíto en forma de sólido sobre la
superficie del electrodo.
El aumento de masa del electrodo nos indica cuánto analíto había
presente.
En esta técnica electroanalítica los equilibrios se establecen de
manera efectiva con una agitación vigorosa de la solución,
usando un agitador mecánico, magnético o haciendo girar uno de
los electrodos, de tal forma que los gradientes de concentración
se eliminan por completo o casi por completo.
Con ello, el potencial del electrodo está relacionado a la
concentración del analíto por medio de la ecuación de Nernst.

7. Figura 1. Aparato para análisis electrogravimétrico y electrodos de malla de platino

8. Típicamente, el analíto se deposita sobre un cátodo de malla de
Pt, químicamente inerte, que se ha limpiado cuidadosamente.
Posteriormente se realizan ensayos para saber si la reacción ha
sido completa, como pueden ser:
• observar la desaparición del color de una disolución de la que se
ha eliminado la especie que la coloreaba;
• comprobar si sigue habiendo deposición en una nueva superficie
del electrodo que antes no estaba sumergida en la disolución;
• o bien, sacar una pequeña muestra de la disolución y hacer un
análisis cualitativo para ver si aún queda analíto.

9. El análisis electrogravimétrico sería sencillo si sólo interviniese un analíto en
una disolución, sin embargo, en la práctica puede haber otras especies
electroactivas que interfieren.
El agua por ejemplo es electroactiva, y puede descomponerse a un voltaje
determinado, produciendo burbujas de gases que interfieren en la deposición de
sólidos.
A causa de estas complicaciones, para realizar un buen análisis es importante
controlar el potencial del electrodo.
Parámetros que influyen en la eficacia del proceso de
electrólisis:

10. El valor del voltaje aplicado a los electrodos. El voltaje se selecciona de
modo que la intensidad de la corriente sea alta debido a la velocidad de la
electrólisis.
El valor de la intensidad de corriente. Debe proporcionar la densidad de
corriente adecuada (intensidad de corriente por unidad de superficie del
electrodo). El aumento de la densidad de corriente es ventajoso ya que acelera
el proceso de electrólisis.
Composición de la solución electrolizada. Muy a menudo, la electrólisis de
soluciones contienen ácido nítrico (V) o ácido sulfúrico (VI). La concentración
excesiva de ácido no es beneficiosa ya que el metal aislado puede disolverse al
final de la electrólisis.
Parámetros que influyen en la eficacia del proceso de
electrólisis:

11. En cuanto a este experimento, se recomienda la
electrogravimetría como el método más rápido y uno de los más
precisos para determinación de cobre (Cu) en solución acuosa.
La ley de electrólisis de Faraday es una de las teorías en
electrogravimetría.
Afirma que la masa de una sustancia producida en un electrodo
durante la electrólisis es proporcional al número de moles de
electrones (la cantidad de electricidad) transferidos en ese
electrodo.

12. Objetivos:
General:
Desarrollar la metodología analítica de electrogravimetría para
determinación de Cu y Pb en latones
Específicos:
• Dar a conocer la seguridad en el manejo y preparación de
soluciones para uso electroanalítico.
• Dar a conocer los cuidados en la operación del
electroanalizador Eberbach 1000.
• Familiarizarse con el uso del electroanalizador mediante el
manejo del equipo, realizando practicas analíticas.
• Manejo y disposición de los residuos de las practicas
electroanalíticas

13. Descripción y controles de operación del
Electroanalizador EBERBACH E1000

14. El aparato Electro-Analyzer E1000 de
Eberbach es el estándar de laboratorio
para determinaciones de cobre, plomo,
níquel, zinc, antimonio, cadmio y otros
metales por el proceso de
electrodeposición.
La unidad tiene una caja de acabado en
acero (30" de alto) con superficie frontal
de acero inoxidable y ocupa un espacio
de mesa de 15" x 17".
Los agitadores son impulsados ​​a una
velocidad constante de 620 rpm por un
motor de inducción de fase dividida.
ELECTROANALIZADOR EBERBACH E1000

15. Electro-Analyzer E1000 de Eberbach
Descripción
Es el estándar de laboratorio para determinaciones de Pb, Ni, Cu,
Zn, Sb y otros metales mediante el proceso de electrodeposición.
El panel frontal protege el aparato de derrames y humos
corrosivos. La unidad entrega hasta 10 voltios, 10 amperios de
CC en cada una de las dos posiciones para determinaciones
simultáneas.
Los amperímetros separados (0-10 A) y los voltímetros
de centro cero (10-0-10 V) indican la cantidad y
dirección del flujo de corriente en cada posición.

16. Los interruptores de inversión de polaridad
cambian la polaridad de los electrodos.
La corriente a cada posición es suministrada
por transistores de potencia individuales
controlados por potenciómetros.
Los fusibles en línea protegen los circuitos
de CA y CC.
Los agitadores se accionan a una velocidad constante de 620 rpm
por un motor de inducción de fase dividida.
Partes y Parámetros de Control

17. Los portaelectrodos accionados por resorte
agarran los electrodos sin deformar el vástago y
se pueden mover horizontalmente para centrar los
electrodos anidados.
Para las técnicas de ánodo rotatorio, se puede sustituir
un soporte de ánodo rotatorio de acero inoxidable por
una varilla agitadora de vidrio.
La alimentación de cada agitador y de toda la
unidad se controla mediante interruptores
individuales con lámparas.
Los husillos huecos permiten un fácil ajuste
vertical de las varillas de agitación de vidrio.
Partes y Parámetros de Control

18. ELECTRODOS DE PLATINO:
Tipo estacionario
• Ánodo: Diámetro del cilindro: Cilindro de 1”. Altura: 2
1/4” Altura total: 5 1/2” Malla: 45, Peso: 25 g | No.
E1100
• Cátodo: Cilindro Diámetro: 2” Cilindro. Altura: 2 1/4”
Altura total: 5 1/2” Malla: 45 Peso: 39,5 g | No. E1120
Tipo rotativo
• Ánodo: Diámetro del cilindro: Cilindro de 1/2”. Altura:
2” Altura total: 5” ​​Malla: 45 Peso: 14 g | Orden E1140
Se recomiendan electrodos de platino de alta resistencia (malla 45) para
esta unidad; sin embargo, se pueden usar electrodos más livianos.

19. INTERRUPTOR DE ENCENDIDO:
Para encender el aparato, coloque el
interruptor de encendido en la posición
"encendido". (se iluminara)
Fusible de 5 A CA
MONTAJE DE LA VARILLA AGITADORA:
Coloque una varilla agitadora en el "eje hueco"
donde se sujeta con clips de resorte ocultos.
Interruptor de Encendido de la VARILLA
AGITADORA. Velocidad Cte. 620 rpm
Al retirar los electrodos estacionarios, solo es necesario
presionar los extremos de los soportes y los electrodos
caerán en el receptáculo elegido para transportarlos.
AJUSTE DEL SOPORTE DEL VASO: Los
soportes del vaso son ajustables hacia arriba
y hacia abajo, y girarán hacia la derecha o
hacia la izquierda. Están provistos de topes
para posicionamiento.
Partes del electroanalizador E1000 de Eberbach
CONTROL DE CORRIENTE:
Interruptor de inversión de polaridad
MONTAJE DE ELECTRODOS:
móntelos en portaelectrodos presionando el extremo
del portaelectrodos y colocando el vástago del
electrodo en las mordazas.
El portaelectrodos se puede mover lateralmente para
colocar los electrodos en relación con la varilla
agitadora. Se debe tener cuidado de colocar los
electrodos concéntricos entre sí para asegurar la
uniformidad de la electrodeposición.

20. CONTROL DE CORRIENTE: Con el aparato configurado y listo
para usarse, la corriente directa para cada juego de electrodos, se
ajusta mediante un potenciómetro que controla un transistor de
potencia Darlington, de 0 a 10 amperios.
Cada eje se proporciona con lectura de 0 a 10 A, lectura de
voltímetro de 10-0-10, un interruptor de inversión de polaridad y un
potenciómetro para el control de corriente.
Gire el potenciómetro en el sentido de las agujas del reloj para
aumentar la corriente y en el sentido contrario a las agujas del reloj
para disminuir la corriente.
Partes y Parámetros de Control

21. Un INTERRUPTOR DE INVERSIÓN DE
POLARIDAD cambia la polaridad de los
electrodos.
El interruptor está cableado de modo que la
posición del interruptor y la dirección de
deflexión de los voltímetros indiquen el
electrodo positivo.
Todos estos controles están ubicados en el
panel directamente encima de sus
respectivos ejes.
Para apagar la corriente directa a cualquiera
de los ejes, use la posición central del
interruptor de inversión de polaridad.
Partes y Parámetros de Control

22. Permita suficiente tiempo para que la
temperatura del sistema se estabilice y
luego ajuste la corriente deseada.
Dentro de las capacidades de control
del circuito, la corriente a través de la
celda depende del ajuste del
potenciómetro.
1. Resistencia del Electrolito
2. Área de superficie de los electrodos
3. Geometría de la separación de los electrodos.
El circuito de control del analizador mantiene una corriente constante
a través de la celda. El voltaje a través de los electrodos, requerido
para alcanzar una corriente particular, es una función de lo siguiente:
Partes y Parámetros de Control

23. Este experimento hace uso de ciertos materiales que están
fácilmente disponibles, todos los cuales son necesarios para realizar
el experimento.
Materiales

25.  Malos olores
 Inhalación de sustancias tóxicas tales
como polvo, aerosoles, gases, vapores
 Incendio, explosión
 Derrames, salpicaduras
 Calor
Protegen contra :
Campanas de Extracción

26. Otros aspectos útiles :
Además de proteger al personal de inhalaciones, salpicaduras y
proyecciones de sustancias, el disponer de una campana puede, en
determinados casos, colaborar en el control ambiental del laboratorio,
ya que:
• Permite disponer de un área delimitada sin
fuentes de ignición y, con diseño adecuado,
protegido de incendios y pequeñas explosiones.
• Permite, si el aire de impulsión es filtrado, la
entrada de aire limpio en aquellos trabajos que
así lo requieren.
• Facilita la renovación del aire del laboratorio.
Campanas de Extracción

27. Metodología

28. Cualquier manipulación con el cátodo de rejilla de Pt debe
realizarse con mucho cuidado, ya que es delicado y costoso.
Evite el cortocircuito entre el ánodo y el cátodo: el generador
puede destruirse.
La corriente se puede encender solo bajo supervisión del
responsable del equipo.
Precauciones pre-analíticas

29. Antes de comenzar el análisis, es necesario lavar los electrodos
de Pt en HNO3 2M (V), luego enjuagar bien los electrodos con
agua destilada, lavar con acetona anhidra o etanol y secar en una
secadora durante 5 min. a temperatura de 105 -110 °C.
Precauciones pre-analíticas
El cátodo debe enfriarse a temperatura ambiente (≈1 min.) y
pesarse con precisión utilizando balanzas analíticas.
Los electrodos deben colocarse en la solución de modo que estén
completamente sumergidos.
HNO3 2M
Electrodo de Pt

30. Métodos
Retire los electrodos del aparato y péselos usando una balanza
analítica.

31. Llene dos (2) vasos de precipitados de 250 ml
con solución de sulfato de cobre
Vuelva a colocar los electrodos en el aparato y
encienda el Electroanalizador, el agitador y
ajuste la polaridad.
Fije la corriente alrededor
de 4-5 A y déjela agitar
durante dos (2) minutos.
Apague el aparato después de dos (2) minutos.

32. Retire los vasos de precipitados de 250 ml
y luego lave los electrodos con agua.

33. Luego retire los electrodos del aparato
Póngalos en el horno
para que se sequen.
Retire los electrodos del horno y deje que
se enfríe antes de pesar.

34. 1. Limpieza con éter o benceno.
2. Colocar 1gr de muestra en vaso de ppt de 150 ml con tapa de vidrio de reloj.
3. Añadir 15 ml de HNO3 *** fumante, muy lentamente.
4. Evaporar la solución (lentamente 1 h a < 83°C), hasta ≈ 5 ml (nunca a
sequedad) Así se asegurará la ppt del estaño como ácido metastánico.
5. Aforar a 50 ml y calentar por 30 min. (disolución de sales solubles).
6. Filtrar la solución (Whatman No. 42 o eq.), en un vaso de ppt de 250 ml.
7. Lave el filtro con HNO3 al 1%. Filtrado de reserva.
ANÁLISIS DE Cu y Pb en LATÓN**
**Composición porcentual: Cu 55,0 a 90,0, Sn 0,0 a 5,0, Pb 0,0 a 5,0, P 0,0 a 0,1, As 0,0
a 0,1, Sb 0,0 a 0,1, Fe < de 0,25, Ni < de 0,25, resto de Zn.
*** Disolución de la muestra en ácido nítrico fumante y posterior ebullición,
previa dilución a 50 ml. se dice que produce un ácido metastánico que es
cristalino, se filtra fácilmente y retiene poco o nada de cobre o plomo.
Practica
experimental

35. Transfiera el papel filtro y el contenido al vaso de precipitados original y
agregue 15 ml. de H2S04 y 25 ml. de HN03.
Calentar hasta que toda la materia orgánica se descomponga (humos de H2S04).
Transfiera la solución a un vaso de ppt de 400 ml. y diluir a 250 ml.
Haga la solución alcalina con NaOH al 25%, para disolver el ácido metastánico.
Añadir 20 ml. de Na2S al 25% y digerir la solución en el baño de vapor hasta
que el líquido sobrenadante sea claro.
Enfriar la solución a temperatura ambiente y filtrar a través de un papel de
textura fina, lavando con Na2S al 2%.
Disolver el residuo en unos mililitros de HNO3 1:1 y añadirlo al filtrado
reservado anteriormente.
Procedimiento A:
Practica
experimental
Para recuperar el cobre y el plomo que pueden haber sido ocluidos por el
ácido metastánico, use cualquiera de los dos procedimientos siguientes:

36. Procedimiento B:
Coloque el papel filtro que contiene el ácido metastánico en el vaso de
precipitados original y agregue 20 ml. de HNO3 y 15 ml. de HClO4.
Calentar hasta obtener abundantes vapores blancos para destruir la
materia orgánica. (Puede ser necesario agregar HNO3 adicional.
Enfriar el vaso de precipitados y lavar el cubreobjetos y los lados del
vaso de precipitados, luego agregar de 15 a 25 ml. de HBr.
Caliente hasta obtener abundantes vapores para volatilizar el estaño, el
arsénico y el antimonio.
Si la solución no es clara, repetir el tratamiento con HBr.
Evaporar la solución casi a sequedad, disolver el residuo en unos pocos
ml. de HNO3 1:1, y agregarlo al filtrado original.
Para recuperar el cobre y el plomo que pueden haber sido ocluidos por el
ácido metastánico, use cualquiera de los dos procedimientos siguientes:
Practica
experimental

37. Agregue suficiente agua para cubrir los electrodos.
Agregue 5 gotas de H2S04 y electrolice con una corriente de 1,0 a
2,0 A durante 30 min.
Aumente la corriente a 4,0 A y agregue 6 ml de H2S04 al electrolito.
Diez minutos después de que la solución haya perdido su color azul,
se agrega un poco de agua para elevar el nivel de la solución en el
vástago del cátodo.
Si no se deposita cobre en la superficie recién expuesta durante los
próximos diez minutos, se puede suponer que el cobre se ha
recubierto cuantitativamente de la solución.
Calentar el filtrado combinado que contiene el cobre y
llevar casi a ebullición y colocarlo en el electroanalizador.
Practica
experimental
ANÁLISIS DE Cu y Pb en LATÓN**

38. Después de enjuagar bien los electrodos con agua, se
enjuagan con acetona y se secan a 100ºC durante 20 a
30 min. en una estufa, enfriarlos y luego se pesan.
El factor de conversión comúnmente utilizado para el plomo
como dióxido es 0,8640, en lugar del teórico 0,8660.
El depósito casi siempre contiene un ligero exceso de oxígeno o
agua combinada.
Con la corriente encendida, el vaso de ppt que contiene
el electrolito se baja rápidamente, hay que quitarlo de
los electrodos y reemplazar por un vaso de ppt con agua.
Practica
experimental
ANÁLISIS DE Cu y Pb en LATÓN**

39. Resultados
La cantidad de cobre depositado en el cátodo se determinó
restando las masas del electrodo de platino antes y después de
realizar el proceso.
Como se puede observar en la
tabla 1, la masa del cobre
depositado es mayor cuando las
tres cuartas partes de los
electrodos se sumergieron en el
electrolito.

40. Meta los electrodos en solución de HNO3 1:3 para eliminar el Cu.
Disolver el depósito introduciendo el electrodo en HN03 1:1. (En este proceso
se desprenden óxidos de nitrógeno, por lo que debe realizarse en la campana de
extracción). Finalmente, el electrodo se lava, se seca y se pesa.
Limpieza de electrodos

41. • La disolución resultante para el lavado de los electrodos de
HNO3 se debe neutralizar con NaOH hasta valor de pH entre
5.5 y 10, verter en el desagüe con suficiente agua.
• A las soluciones provenientes del estudio de electrodeposición
a intensidad y potencial constante se les mide el pH y si este
se encuentra entre 5.5 y 10 se desecha directamente en la tarja
con suficiente agua.
Medidas de seguridad y disposición de residuos

43. Reemplazo de transistores
Retire la protección trasera de la unidad.
Retire los 4 tornillos de la base del conjunto de la fuente de alimentación.
Tornillos
de la base
Tornillos
de la base

44. Tornillos del
disipador de calor
Reemplazo del transistor.
Transistor
Raspar Agujeros
de enchufe

45. Retire los cuatro tornillos del disipador de calor para acceder a ambos lados del disipador
de calor.
Examine el nuevo transistor y asegúrese de que las patas estén rectas y no dañadas en el
transistor cuando lo reemplace.
Coloque un compuesto disipador de calor de silicona en el transistor con el dedo. Aplique
una capa suave y uniforme sobre la superficie del transistor, pero no aplique demasiado.
Instale el nuevo transistor y tenga cuidado de no doblar las patas y asegúrese de alinear
los orificios de los tornillos con los orificios del zócalo en el extremo posterior. Use un
dedo detrás del enchufe para mantener el enchufe en su lugar.
Apriete los tornillos firmemente, pero no los apriete demasiado.
Limpie cualquier compuesto de acceso alrededor del transistor una vez que esté sujeto.
Vuelva a conectar el disipador de calor al ensamblaje de la fuente de alimentación.
Apriete los 4 tornillos de la base hacia abajo.
Fije la protección trasera a la unidad.

46. Cu (s) + 4HNO3 (ac) → Cu(NO3)2 (ac) + 2NO2(g) +2H2O(l)
Cobre + Acido Nítrico → Nitrato de
cobre
Dióxido de
nitrógeno
Agua
+ +

47. Para proporcionar protección al usuario, el funcionamiento correcto de la
campana de extracción es crucial. Estos son algunos consejos útiles para ayudar
a maximizar el rendimiento de su campana extractora.

50. Encienda el mezclador y realice la electrólisis a un voltaje de 3-
3,5 V.
Después de 25-30 min., agregue una pequeña cantidad de urea,
agregue aproximadamente 20 ml de agua y continúe con la
electrólisis.
Después de los siguientes 5 a 10 min., verifique si el cobre se ha
aislado por completo: por ejemplo, agregue amoníaco y
dietilditiocarbamato de sodio a una gota de solución sobre
porcelana, vidrio o papel de filtro; el color marrón significa la
presencia de iones de cobre (II).
Análisis

51. Análisis
Al final de la electrólisis, el cátodo debe elevarse por encima de
la superficie de la solución inmediatamente después de apagar la
corriente y enjuagarse con agua destilada.
Si se apaga demasiado pronto, algo de cobre puede disolverse en
el electrolito ácido.
Apague el electrolizador, después desconecte el cátodo con el
recubrimiento de cobre del electrolizador y enjuague bien con
agua destilada.
El cátodo con deposito de cobre se lavará con acetona o etanol y
se secará durante 3-4 minutos a una temperatura de 105-110 °C.
Después de enfriar en un desecador, se secará y se pesará con una
balanza analítica.

52. El deposito de cobre en el cátodo debe ser de color rosa salmón.
El oscurecimiento del deposito indica que otros metales con un
potencial de aislamiento relativamente bajo se han asentado junto
con el cobre, o puede deberse a la oxidación parcial del cobre.

53. Otros materiales utilizados: Termómetro, Agitador, Cronómetro
Reactivos utilizados: Solución de sulfato de cobre; Ácido nítrico
concentrado
Materiales utilizados:
Pizeta con agua destilada
Vasos de precipitado de 250mL y 400 mL
Vidrios de reloj para vasos de precipitados