FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL

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ELECTRODEPOSICIN DE COBRE EN BAO ALCALINO1. OBJETIVOS: Realizar la electrodeposicin de Cobre, en bao alcalino, variando la intensidad de corriente y el tiempo, para determinar la eficiencia catdica. Analizar, discutir y explicar los resultados, mediante los fenmenos ocurridos en el proceso electroqumico.2. MARCO TERICO:POTENCIA DE DEPSITO.Se entiende por potencia de depsito al poder cubriente sobre una superficie. Por tanto los baos alcalinos tienen una alta potencia de depsito debido al movimiento lento del metal acomplejado.Bao alcalino de cobre cianuradoBaos de bajo cobre. Tal como se puede notar de la expresin de la primera ley de la electrolisis de Faraday, que se muestre anteriormente, la valencia del cobre determina el equivalente electroqumico de este, por lo que existe un anlisis separado para cada caso cprico Cu2+ y cuproso Cu1+. La mayora de los baos cpricos no pueden ser usados directamente sobre acero o zinc porque tienden a depositar cobre por inmersin en una forma no adherente, en tanto que los recubrimientos electrolticos de cobre de bao cianurado se utiliza para los grosores finos sobre todo tipo de metales de base y acta como una capa de bases para nuevas capas de otros tipos de bao de cobre, Por este motivo, su aplicacin est muy extendida. En las soluciones cianuradas de cobre el cobre est en el estado cuproso Cu1+, siendo el principal constituyente de la solucin el dicianocuprato de sodio , esta solucin se prepara disolviendo las sales de y en forma separada en una relacin molar adecuada o disolviendo el cianuro cuproso en una solucin de cianuro de sodio. El cianuro de sodio es un slido blanco y tiene carcter altamente venenoso y se debe evitar ponerlo en contacto con cidos para evitar la produccin de cido cianhdrico que por ser gaseoso es de alta difusin y sumamente nocivo para la salud. Adems si este cianuro de sodio se expone al contacto con dixido de carbono, parte de este se convierte en carbonato de sodio, tal como ocurre en la solucin electroltica, a menos que se asle del ambiente; sin embargo este ltimo no es malo ya que inclusive se tiene como parte de la composicin del bao al carbonato de sodio cuya funcin es mantener un pH alcalino, pues evita la formacin de cido cianhdrico.

Deber usarse suficiente cianuro de sodio por razones como: parte del cianuro de sodio se convierte en carbonato de sodio por accin del dixido de carbono de aire, cpricos a cuprosos, formar el cianuro cuproso, incrementar la corrosin en el nodo y dejar un excedente de cianuro liberado en la solucin; sin embargo demasiado exceso de cianuro causa la produccin de gases en el ctodo. [2]La composicin del bao es: Cianuro de cobre 22,5 g/l 0.25 N Cianuro sdico 34,0 g/l 0.65 N Carbonato de sodio 15,0 g/l 0.30 NCondiciones de operacin: pH 11.5 -12.5 Es conveniente trabajar con temperaturas cerca de 40C y una densidad de corriente de 1.6 0.5 I/dm2 , pues a temperaturas ms altas se ocasiona una ms rpida descomposicin del cianuro. Para la temperatura ambiente la densidad de corriente adecuada es 0.5 I/dm2.Principales reacciones qumicas involucradas.El dicianocuprato de sodio se disocia en iones sodio y un ion complejo de dicianocuprato. w

Luego el ion dicianocuprato se disocia en iones cuproso y cianuro.

Esta segunda disociacin toma lugar en una pequea extensin, pero cuando los iones cuproso se depositan en forma rpida y electrolticamente sobre el ctodo, inmediatamente se forman iones frescos de Cu+ a partir del complejo. Reacciones implicadas en el acomplejamiento del ion cobre: Na2Cu(CN)3 Na+ + NaCu(CN)3-NaCu(CN)3- Na+ + Cu(CN)32-Cu (CN)32- Cu+ + 3 CN-Keq = 2.6 x 10-29El bao de cianuro de cobre tambin se prefiere cuando se van a electro depositar formas complejas, con superficies muy intrincadas, porque tiene una gran potencia de depsito y cubre mejor las formas complicadas ya que se realiza bajo una fuerte polarizacin , lo cual representa un gran impedimento para la reaccin que da origen a iones libres, imprescindibles para efectuar el depsito metlico, lo que posibilita un depsito lento, pero muy parejo (velocidad de crecimiento del grano lenta), obteniendo recubrimientos de grano fino, muy adherentes.3. CALCULOS Y RESULTADOS

Masa depositada (g)

I(A/dm2)60 s120 s180 s240 s

10.020.0550.0760.106

1.50.0290.0730.1040.133

20.0420.0820.1270.168

2.50.0510.0950.1440.187

Tabla N1. Datos recogidos en el Laboratorio.

Calculando la Eficiencia CatdicaPara ello primero hallamos la Masa terica:Para una densidad de flujo de 1 A/dm2 y un tiempo de 60 segundos:

Del mismo modo para los dems datos:Masa depositada (g)

I(A/dm2)60 s120 s180 s240 s

10.0400.0790.1190.158

1.50.0590.1190.1780.237

20.0790.1580.2370.316

2.50.0990.1980.2960.395

Realizando el clculo similar para los dems datos obtenemos la siguiente tabla:Eficiencia Catdica (%)

I(A/dm2)60 s120 s180 s240 s

150.6269.6164.1267.08

1.548.9461.5958.5056.11

253.1651.8953.5853.16

2.551.6448.0948.6047.33

Tabla N2. Eficiencia catdica de la experiencia del laboratorioGraficando los valores obtenidos en esta tabla, primero en una grfica de eficiencia vs densidad de corriente, manteniendo el tiempo constante. Luego, graficamos la eficiencia vs el tiempo manteniendo la densidad de corriente constante.

Grafico N1. Eficiencia catdica vs densidad de corriente a distintos tiempos

Grafico N2. Eficiencia catdica vs tiempo, para distintas densidades constantes

Hallando la velocidad de deposicin:

Para una masa de deposicin de 0.02 g y tiempo de trabajo de 60 segundos

Del mismo modo para los dems datos:Velocidad de Deposicion (g/h)

I(A/dm2)60120180240

11.21.651.521.59

1.51.742.192.081.995

22.522.462.542.52

2.53.062.852.882.805

Grafico N3. Velocidad de deposicin vs densidad de corriente, a distintos tiempos.

Grafico N4. Velocidad de deposicin vs tiempo, a distintas densidades de corriente.

4. DISCUSION DE RESULTADOS:

De la grfica N 1 vemos que la tendencia normal de las eficiencias para cada tiempo al aumentar la densidad de corriente es decreciente, esto debido a que al aumentar la densidad de corriente aumenta la polarizacin (hay un despoblamiento de cationes debido a que la velocidad de reaccin es mayor a la velocidad de traslacin, esto es ms evidente en este bao alcalino debido a la existencia del cianuro (agente acomplejante), que forma iones grandes y hace el movimiento del metal lento), esto tambin evidencia del porque de las eficiencias bajas durante todo el proceso y tambin que es el hidrogeno quien se reduce en vez del Cu2+ que es evidenciado por la formacin de burbujas en el ctodo.

De la grfica N 2 vemos que para densidades de corriente j=1 A/dm2 y j=1.5 A/dm2 la eficiencia aumenta para el intervalo de tiempo de 60s a 130s aproximadamente, esto debido a que al ser las densidades de corriente no tan altas el fenmeno de polarizacin no es tan evidente, lo contrario ocurre para las densidades de corriente de j=2 A/dm2 y j=2.5 A/dm2 donde la eficiencia disminuye. Para las densidades de corriente de j=1 A/dm2 y j=1.5 A/dm2 luego del tiempo 130s la tendencia es que la eficiencia disminuya esto debido a que al transcurrir el tiempo la solucin no tiene una concentracin homognea esto debido a que no hay agitacin y esto conlleva a una mayor polarizacin (mayor despoblamiento de cationes en la pelcula catdica).

En el grafico N2 para las curvas j=2 A/dm2 y j=2.5 A/dm2 son casi constantes pero para las curvas j=1 A/dm2 y j=1.5 A/dm2 hay un pico pronunciados en el intervalo de 60-240s el cual indica que hay una mayor deposicin de Cu que del el ion hidrogeno aunque este se mueve con mucho mayor rapidez en medios acuosos que el ion cobre entonces hay una etapa que se hace an ms lenta que es el desprendimiento del ion hidrogeno

O la etapa de recombinacin

Conclusin: En el grafico N 4 para las curvas j=2 A/dm2 y j=2.5 A/dm2 tienden a ser ms constantes en el tiempo en cambio para la curvas j=1 A/dm2 y j=1.5 A/dm2 son mucho ms variantes en el tiempo un factor influyente puede ser la formacin del ciangeno en el bao en cual disminuye la presencia del ion cianuro no pudiendo formar el complejo CuCN2- y quedando el ion Cu libre para su reduccin.

Pero conforme la densidad de corriente incrementa tambin se da la reaccin:

Pudiendo este ion cianuro libre formar complejos con el ion Cu.

5. CONCLUSIONES:

La tendencia a decrecer la eficiencia conforme aumenta la densidad de corriente hace evidente que la polarizacin juega un papel importante en el proceso electroltico; estos cambios coinciden con el hecho que al aumentar la densidad de corriente, la concentracin disminuye, en tanto que la polarizacin aumenta haciendo menos eficiente mi proceso; pero con una produccin de depsito cuyo grano sea ms fino. Los resultados obtenidos cumplen con la teora que a mayor densidad de corriente mayor polarizacin por ende menor eficiencia, lo mismo se puede decir para la agitacin que cumple un papel importante para que la eficiencia aumente. A medida que transcurre el tiempo con una densidad de corriente constante la eficiencia catdica decrece, la polarizacin se hace evidente debido a que en baos cianurados la polarizacin se acrecenta con el tiempo, estando ligado estos a efectos muy probable a la lentitud de disociacin de los iones complejos cianurados. Con el tiempo y un aumento de la densidad de corriente ocurre una mayor disociacin de los complejos que son de carcter inestable que al estar bajo una densidad de corriente variable hace que la disociacin se d con una mayor facilidad, provocando la reduccin del cobre. ELECTROQUIMICA INDUSTRIALPgina 8