UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚUNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA

Presentado al:

Ing. RICCIO YAURI Luis Fernando. Facilitador del cursoOP12B “Electroquímica Industrial”

Realizado por:

ARROYO HILARIO, David

DE LA CRUZ CAMAYO, Hever

LOAYZA GIRON, Piero

RAMIREZ ESTRADA, Iyolohuit

LEY DE OHMLEY DE OHM

Alumnos del X Ciclo de Ingeniería Química

Huancayo, 10 – Mayo - 2012

I. INTRODUCCIÓN

Desde el punto de vista Fisicoquímico los conductores más importantes son los del tipo

electrolíticos, estos se distinguen de los conductores electrónicos, como los metales por

el hecho de que el paso de una corriente eléctrica va acompañada por el transporte de

materia.

En una disolución acuosa diluida se sumergen dos alambres, preferentemente de platino,

unidos a los 2 polos de una batería voltaica que actúa como fuente de corriente, se

desprenden en los alambres burbujas de hidrogeno y oxigeno respectivamente, si la

disolución electrolítica contuviera una sal de cobre o plata se liberaría el metal

correspondiente en lugar de hidrogeno. Los fenómenos asociados con la electrólisis

fueron estudiados por Faraday y la nomenclatura que utilizó y que se emplea todavía fue

ideado por Whewell.

Las celdas electroquímicas se usan principalmente con dos fines: Convertir la energía

química en eléctrica y Convertir la energía eléctrica en química

En las pilas secas comunes y en el acumulador de plomo tenemos convertidores de

energía química en eléctrica, mientras que en la carga de la batería de almacenamiento y

en la purificación electrolítica del cobre se utiliza la energía eléctrica para realizar una

acción química. Una celda es un dispositivo simple de dos electrodos y un electrolito

capaz de dar electricidad por la acción química dentro de la celda, o de producir una

acción química por el paso de electricidad.

El método mas común de determinar la diferencia de potencial entre dos puntos

cualesquiera en un circuito eléctrico es el de conectar un voltímetro entre aquellos,

leyéndose directamente el voltaje con el instrumento.

II. RESUMEN

Los trabajos prácticos de laboratorio pueden desarrollarse de manera que el alumno esté

en contacto físico con la realidad de manera que se pueda tener un mayor

entendimiento y así poderse desarrollar por completo.

En nuestra practica el tema seleccionado y nuestro objetivo principal fue “Demostrar la

Ley de Ohm.”, y se logro demostrar la Ley de Ohm al observar que las graficas de

distancia & voltaje tienen una tendencia lineal.(ver en los cálculos resultados)

Entre los objetivos específicos, calcular el área de electrodeposición del sulfato de cobre

(II) pentahidratado, calcular el área de electrodeposición del sulfato de cobre (II)

pentahidratado ácido , calcular la Resistividad del sulfato de cobre (II)

pentahidratado,calcular la Resistividad del sulfato de cobre (II) pentahidratado ácido

obteniéndose así los datos experimentales se logro calcular la resistividad de la solución

del sulfato de cobre disuelto tomado una solución A que contiene 500 mL de sulfato

cúprico penta- hidratado CuSO4.5H2O a una concentración de 0.3 M.

La resistividad (ρ) calculada fue de 21.2916 Ω/cm y la la solución B que contiene 250

mL de sulfato cúprico penta- hidratado CuSO4.5H2O y 250 mL de ácido sulfúrico

H2SO4 una concentración de 0.3 M.La resistividad (ρ) calculada fue de 9.9572 Ω/cm.

III. CONTENIDO

I. INTRODUCCIÓN

II. RESUMEN

III. CONTENIDO

IV. OBJETIVO

4.1. OBJETIVO GENERAL

4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

V. FUNDAMENTO TEÓRICO

5.1. CORRIENTE ELÉCTRICA

5.2. INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA

5.3. RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR

5.4. DENSIDAD DE CORRIENTE DE UN MEDIO CONTINUO

5.5. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA

5.6. CONDUCTIVIDAD EN MEDIOS LÍQUIDOS

5.7. COMPORTAMIENTO EN CORRIENTE CONTINUA

5.8. COMPORTAMIENTO EN CORRIENTE ALTERNA

5.9. LEY DE OHM

5.10. SOLUCIONES ELECTROLÍTICAS

5.11. SULFATO DE COBRE (II)

5.12. ÁCIDO SULFÚRICO

VI. METODOLOGÍA Y PROCEDIMIENTOS

6.1. Materiales

6.2. Equipos

6.3. Instrumentos

6.4. Reactivos

6.5. Procedimientos

VII. RESULTADOS Y CÁLCULOS

7.1 DATOS

7.2. CÁLCULOS

VIII. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

IX. CONCLUSIONES

X. RECOMENDACIONES

XI. BIBLIOGRAFÍA

IV. OBJETIVO

4.1. OBJETIVO GENERAL:

- Demostrar la Ley de Ohm.

4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

- Calcular el área de electrodeposición del sulfato de cobre (II) pentahidratado

- Calcular el área de electrodeposición del sulfato de cobre (II) pentahidratado

ácido

- Calcular la Resistividad del sulfato de cobre (II) pentahidratado

- Calcular la Resistividad del sulfato de cobre (II) pentahidratado ácido

V. FUNDAMENTO TEÓRICO

4.1. CORRIENTE ELÉCTRICA

La corriente eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un

material. Se debe a un movimiento de los electrones por el interior del material. Se

mide en amperios y se indica con el símbolo A. Una corriente eléctrica, puesto que

se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético.

El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el

galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie

con el conductor cuya intensidad se desea medir.

4.2. INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA

Cuando se aplica una fuente de tensión externa (como, por ejemplo, una batería) a

los extremos de un material conductor, se está aplicando un campo eléctrico sobre

los electrones libres. Este campo provoca el movimiento de los mismos en

dirección al terminal positivo del material (los electrones son atraídos (absorbidos)

por el terminal positivo y repelidos (inyectados) por el negativo). Por tanto, los

electrones libres son los portadores de la corriente eléctrica en los materiales

conductores.

Si la intensidad es constante en el tiempo se dice que la corriente es continua; en

caso contrario, se llama variable. Si no se produce almacenamiento ni disminución

de carga en ningún punto del conductor, la corriente es estacionaria.

Para obtener una corriente de 1 amperio, es necesario que 1 culombio de carga

eléctrica por segundo esté atravesando un plano imaginario trazado en el material

conductor.

La corriente I en amperios puede ser calculada con la siguiente ecuación:

Donde:

dQ = incremento de carga, en culombios, que atraviesa el material

dt = incremento de tiempo, en segundos.

4.3. RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR

La resistencia de un conductor eléctrico es la medida de la oposición que presenta

al movimiento de los electrones en su seno, o sea la oposición que presenta al paso

de la corriente eléctrica. Generalmente su valor es muy pequeño y por ello se suele

despreciar, esto es, se considera que su resistencia es nula (conductor ideal), pero

habrá casos particulares en los que se deberá tener en cuenta su resistencia

(conductor real).

La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo ( ), de su sección

( ), del tipo de material y de la temperatura. Si consideramos la temperatura

constante (20ºC), la resistencia viene dada por la siguiente expresión:

Donde: es la resistividad (una característica propia de cada material).

4.4. DENSIDAD DE CORRIENTE DE UN MEDIO CONTINUO

Si tenemos una región del espacio con una densidad de carga, no necesariamente

uniforme, en la que el movimiento de cargas se puede representar por un campo

vectorial de velocidades, para esa distribución de cargas en movimiento tenemos:

Donde:

ρ = la densidad de carga en un punto

v =la velocidad de las cargas en ese punto.

4.5. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA

Usualmente la magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre el

campo eléctrico y la densidad de corriente de conducción :

4.6. CONDUCTIVIDAD EN MEDIOS LÍQUIDOS

La conductividad en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia

de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces

de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico.

Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.

4.7. COMPORTAMIENTO EN CORRIENTE CONTINUA

Una resistencia real en corriente continua (CC) se comporta prácticamente de la

misma forma que si fuera ideal, esto es, transformando la energía eléctrica en calor.

Su ecuación pasa a ser:

que es la conocida ley de Ohm para CC.

Donde

= Voltaje.

= Corriente.

4.8. COMPORTAMIENTO EN CORRIENTE ALTERNA

Como se ha comentado, una resistencia real muestra un comportamiento diferente

del que se observaría en una resistencia ideal si la intensidad que la atraviesa no es

continua. En el caso de que la señal aplicada sea senoidal, corriente alterna (CA), a

bajas frecuencias se observa que una resistencia real se comportará de forma muy

similar a como lo haría en CC, siendo despreciables las diferencias.

4.9. LEY DE OHM

En un conductor recorrido por una corriente eléctrica, el cociente entre la

diferencia de potencial aplicada a los extremos del conductor y la intensidad de la

corriente que por él circula, es una cantidad constante, que depende del conductor,

denominada resistencia.

La intensidad de la corriente eléctrica que circula por un dispositivo es directamente

proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la

resistencia del mismo, según expresa la fórmula siguiente:

Donde:

I = Intensidad en amperios (A)

V = Diferencia de potencial en voltios (V)

R = Resistencia en ohmios (Ω).

Esquema de un conductor cilíndrico donde se muestra la aplicación de la Ley de Ohm

4.10. SOLUCIONES ELECTROLÍTICAS

Se les llaman electrolitos a las sustancias solubles en agua y capaces de conducir

la corriente eléctrica. Podemos decir, por lo tanto, que las soluciones de sustancias

que presentan buena conductancia e indican un alto grado de ionización se les

denomina electrolitos fuertes y, por el contrario, los que presentan una pobre

conductancia y un bajo grado de ionización se les llama electrolitos débiles. Sin

embargo, existen sustancias clasificadas en un grupo intermedio porque su

comportamiento electrolítico no está claramente definido.

4.11. SULFATO DE COBRE (II)

El sulfato de cobre (II), es un compuesto químico derivado del cobre que forma

cristales azules, solubles en agua y metanol y ligeramente solubles en alcohol y

glicerina. Su forma anhídrica (CuSO4) es un polvo verde o gris-blanco pálido,

mientras que la forma hidratada (CuSO4·5H2O) es azul brillante.

La más común de sus producciones, es la precipitación de sulfato pentahidratado

por sobre saturación con ácido sulfúrico, a partir de soluciones concentradas de

cobre provenientes de lixiviación de minerales oxidados de cobre, también en

medio sulfato, obedeciendo las siguientes reacciones químicas

Precipitación: Cu2+ (aq) + SO42- (aq) → CuSO4 (s)

Hidratación: CuSO4 (s) + 5 H2O (l) → CuSO4·5H2O (s)

Estas reacciones ocurren durante el proceso en el orden que se señala.

Muestra de CuSO4 • 5 H2O

4.12. ÁCIDO SULFÚRICO

El ácido sulfúrico es un compuesto químico muy corrosivo cuya fórmula es

H2SO4.

Además reacciona violentamente con agua y compuestos orgánicos con

desprendimiento de calor.

Sus aplicaciones importantes se encuentran en la refinación del petróleo,

producción de pigmentos, tratamiento del acero, extracción de metales no

ferrosos, manufactura de explosivos, detergentes, plásticos y fibras.

En el procesado de metales el ácido sulfúrico se utiliza para el tratamiento del

acero, cobre, uranio y vanadio y en la preparación de baños electrolíticos para la

purificación y plateado de metales no ferrosos.

VI. METODOLOGÍA Y PROCEDIMIENTOS

6.6. Materiales

Placas de cobre

6.7. Equipos

Celda electroquímica

Transformador de corriente eléctrica

Voltímetro

6.8. Instrumentos

01 Regla

02 Fiolas de 500 ml.

01 probeta de 250 ml.

01 Balanza analítica.

01 Vaso de precipitación de 250 ml.

01 Pipeta de 10 ml.

6.9. Reactivos

750ml Solución de CuSO4.5H2O 0.3M

250ml Solución de H2SO4 0.3M

6.10. Procedimientos

Para la solución electrolítica A:

Preparar 500ml de solución de CuSO4.5H2O 0.3M

Verter la solución en la celda electroquímica

Conectar el transformador y verificar el funcionamiento del equipo

Conectar el ánodo en la placa fija de cobre

Conectar el cátodo en la placa móvil de cobre

Fijar la intensidad de corriente a 0.3 A

Separar la placa del cátodo a 1.5cm de la placa del ánodo y registrar el

voltaje

Registrar los voltajes a 2, 3, 4, 5, 6 y 7cm de distancia entre placas

Medir el área de de la placa sumergida

Equipo listo para las corridas respectivas

Para la solución electrolítica B:

Mezclar 250ml de CuSO4.5H2O 0.3M con 250ml de H2SO4 0.3M

Verter la solución en la celda electroquímica

Conectar el transformador y verificar el funcionamiento del equipo

Conectar el ánodo en la placa fija de cobre

Conectar el cátodo en la placa móvil de cobre

Fijar la intensidad de corriente a 0.3 A

Separar la placa del cátodo a 2cm de la placa del ánodo y registrar el

voltaje

Registrar los voltajes a 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 8cm de distancia entre placas

Medir el área de de la placa sumergida

Preparación del equipo con la solución acida

Equipo listo para las corridas respectivas

VII. RESULTADOS Y CÁLCULOS

7.2 DATOS

a. Para la solución electrolítica A:

Intensidad: 0.3 A

Área: S = 3.5 x 2.5 = 8.75

DISTANCIA

(cm)

VOLTAJE

(v)

1,5 2

2 2,5

3 3,5

4 4,5

5 5

6 5,5

7 6

b. Para la solución electrolítica B:

Intensidad: 0.3 A

Área: S = 3.3 x 3.1 = 10.23

DISTANCIA

(cm)

VOLTAJE

(v)

2 1,4

3 1,9

4 2,2

5 2,5

6 2,8

7 3

8 3,2

7.3. CÁLCULOS

a. Para la solución electrolítica A:

De acuerdo a los datos obtenidos se procede a graficar obteniendo la

siguiente figura.

b. Para la solución electrolítica B:

De acuerdo a los datos obtenidos se procede a graficar obteniendo la

siguiente figura.

VIII. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Se puede observar que un sistema electroquímico a las mismas condiciones

de temperatura, volumen de solución e intensidad de corriente la resistividad

va tener una gran diferencia entre una solución electrolítica simple y una

solución electroquímica ácida.

IX. CONCLUSIONES

Se demostrar la Ley de Ohm al observar que las graficas de distancia & voltaje

tienen una tendencia lineal.

El área de electrodeposición del sulfato de cobre (II) pentahidratado fue de

8.75cm2

El área de electrodeposición del sulfato de cobre (II) pentahidratado ácido fue de

10.23cm2.

La Resistividad del sulfato de cobre (II) pentahidratado experimental es 21.2916.

La Resistividad del sulfato de cobre (II) pentahidratado ácido experimental es

9.9572.

X. RECOMENDACIONES

La celda electroquímica debe de tener una regla milimetrada en la superficie

para poder observar mejor la distancia de separación entre las placas

Evitar perturbaciones y movimientos de las placas al momento de tomar las

mediciones del voltaje.

Las dimensiones de las placas deben ser idénticas para que el área a trabajar

sea uno solo y uniforme.

Tratar de mantener una intensidad constante al momento de la toma de datos

del voltaje, ya que al haber una gran variación en esta produce inestabilidad

en las lecturas

XI. BIBLIOGRAFÍA

JHON h. PERRY. “Manual del Ing. Químico”. Editorial Uteha

www.wikipedia.com.pe

http/:www.universia.com

http/:www.todoquimica.net

ANEXOS

Multitester

Voltimetro

Celda electrolitica con la solucion

Soluciones a tratar

Equipo listo para las corridas respectivas