ESCUELA SUPERIOR POLTÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD: CIENCIAS CARRERA: QUÍMICA GUÍA DE LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL QUÍMICA I PARALELO B PRÁCTICA No. 03.- ELÉCTROLISIS DEL AGUA 1. 2. DATOS GENERALES: NOMBRE: (estudiante(s) Camila Avilés Erika Catota Pamela Guanolema CODIGO(S): (de estudiante(s) 569 578 586 FECHA DE REALIZACIÓN: FECHA DE ENTREGA: 19/05/2020 26/05/2020 OBJETIVO(S): 2.1.GENERAL Realizar la electrólisis del agua mediante el uso de una celda electrolítica con el fin de observar su descomposición en oxígeno e hidrógeno. 2.2.ESPECÍFÍCOS - Determinar las reacciones de ionización y oxidación que se al realizar el proceso de hidrolisis del agua. - Conocer cómo funciona una celda electrolítica y cual es el mejor material para usarlo como electrodo. - Determinar los conceptos de ánodo y cátodo y que tipo de reacciones se da en ellos. - Identificar cuáles son los compuestos que se deben añadir al agua para producir electricidad y que se pueda dar la hidrolisis del agua. 3. INSTRUCCIONES • Cumplir con las normas de seguridad y preparación de materiales. • Organizar el equipo de trabajo • Seguir los procedimientos de acuerdo con la técnica y a las indicaciones del Docente. • Consulte al Docente si tiene alguna duda • Realice las observaciones, toma de datos y anótelos • Lave el material, limpie el lugar de trabajo y entregue reactivos y materiales 3.1.EQUIPOS Y MATERIALES: • Vaso de precipitación de 600 mL • Balanza analítica • Celda electrolítica (2 tornillos de acero inoxidable, una batería y un recipiente de plástico) • Piseta • Varilla de agitación • Soporte universal • Pinza universal • 2 Tubos de ensayo • Encendedor 3.2.REACTIVOS Y SUSTANCIAS: 4. • Agua destilada • Hidróxido de sodio ACTIVIDADES POR DESARROLLAR: 4.1.PROCEDIMIENTO: • Pesar 12 g de hidróxido de sodio • Disolver el hidróxido de sodio en 400 mL de agua destilada. • Armar la celda electrolítica • Colocar cada tubo de ensayo en los terminales eléctricos (cátodo y ánodo) • Conectar el circuito a la batería • Esperar a que se dé la descomposición del agua en los gases oxígeno e hidrógeno y desalojen el agua de los tubos de ensayo • Observar la electrolisis del agua: la separación de Oxigeno(O) y el Hidrógeno (H), en el ánodo (+) se encuentra el Oxígeno y en el cátodo (-) se encuentra el Hidrógeno. 5.1 TABLAS DE RESULTADOS: 5.2 REACCIONES: 2 𝐻2 𝑂(𝑙) → 2𝐻2 (𝑔) ↑ + 𝑂2 (𝑔) ↑ 𝑁𝑎(𝑂𝐻)(𝑠) + 𝐻2 𝑂(𝑙) → 𝑁𝑎(𝑂𝐻) ∙ 𝐻2 𝑂(𝑎𝑐) 5.3 RESULTADOS: Tabla 5.2-1 Resultados de la electrólisis del agua Sustancia Formula AGUA H2O Reacción iónica Reducción 2 𝐻2 𝑂(𝑙) → 𝑂2 (𝑔) + 4𝐻 + (𝑎𝑐) + 4𝑒 − Oxidación 2𝑒 − + 2 𝐻 + (𝑎𝑐) → 𝐻2 (𝑔) Fuente: Catota E, Guanolema P, Avilez C, Lab. Química General e Inorgánica, ESPOCH 5.4 OBSERVACIONES: En esta práctica además de conocer que la electrólisis es una reacción endotérmica, y la combustión una reacción exotérmica, pudimos observar que en el tubo de ensayo del ánodo el volumen del hidrogeno es el doble que el del oxígeno, ya que en el electrodo negativo (cátodo) al momento de producir energía, se produce hidrogeno puesto que los iones positivos de (H ) van al polo negativo y son cationes y en los del oxígeno (OH-) (ánodo) van al polo positivo y son aniones. El oxígeno y el hidrogeno al momento de prender un cerrillo o fuego provoca una explosión. Esto lleva a que si se puede separar el oxígeno y el hidrogeno por medio de esta práctica. 5. CONCLUSIONES: Al momento de realizar la electrólisis hubo una reacción química, la cual fue producida por medio de una corriente eléctrica proveniente del electrodo, descomponiendo los compuestos químicos y desasiéndolos en iones. Podemos concluir que la cantidad de producto que se formó durante el proceso depende mucho de la cantidad de electricidad que circula a través de la pila, además de que el agua es un compuesto debido a que la única forma de separarla es por métodos químicos, puesto que los gases por los qye está compuesta el agua efectivamente tienen diferentes propiedades; en el caso del oxígeno se logró comprobar si propiedad comburente que es necesaria para llevar acabo la combustión y en el caso del oxígeno fue demostrar su propiedad combustible. De este modo se logró descomponer el agua en sus elementos más simples a partir de la electrolisis. 6. - Utilizar guantes y gafas RECOMENDACIONES: protectoras, a más del equipo de vestimenta de seguridad del laboratorio, para evitar accidentes por la salpicadura de gotas de los compuestos. - Ser cuidadosos al momento de manipular el tubo de ensayo o cualquier material, ya que podrían romperse o provocar daños en el entorno. - Realizar la electrólisis del agua mediante el uso de una celda electrolítica con el fin de observar su descomposición en oxígeno e hidrógeno. ANEXOS: ANEXO I: DIAGRAMAS DE FLUJO (PROCEDIMIENTO) Cumplir con las normas de seguridad y preparación de materiales. Organizar el equipo de trabajo Seguir los procedimientos de acuerdo con la técnica y a las indicaciones del Docente. Lave el material, limpie el lugar de trabajo y entregue reactivos y materiales Realice las observaciones, toma de datos y anótelos Consulte al Docente si tiene alguna duda ANEXO II: CUESTIONARIO 1. ¿Qué es celda electrolítica? Es una celda electroquímica que sufre una reacción redox cuando se aplica energía eléctrica. Con mayor frecuencia se utiliza para descomponer los compuestos químicos, en un proceso llamado electrólisis la palabra griega lisis significa romper. Cuando se añade la energía eléctrica al sistema, se aumenta la energía química. Una celda electrolítica tiene tres componentes: un electrolito y dos electrodos (un cátodo y un ánodo). Ilustración 1 celda electrolítica Fuente: https://www.visualavi.com/una-celda-electrolitica-estaformada/?fbclid=IwAR1QRoM4tee6vZv1ZEXAlEmNOjICkClaWwgbWWHrxIbefhnstPWuOz9TXa8 2. ¿Qué es celda voltaica? La celda galvánica o celda voltaica es un tipo de celda electroquímica que consta de dos metales diferentes inmersos en dos semiceldas, en las que un compuesto en solución activa una reacción espontánea. Entonces, uno de los metales en una de las semiceldas se oxida mientras el metal de la otra semicelda se reduce, produciendo un intercambio de electrones a través de un circuito externo. Esto permite aprovechar la corriente eléctrica. Ilustración 2 Celda voltaica Fuente: https://www.lifeder.com/celdagalvanica/?fbclid=IwAR1bkBqo0MAYhP1A4RYBYclA2BXpz6DmFOAvxWQ9JSJlXhupuyEZKW5T71E 3. Diferencias entre celda electrolítica y celda voltaica - Las celdas galvánicas también llamadas voltaicas almacenan energía química. En éstas, las reacciones en los electrodos ocurren espontáneamente y producen un flujo de electrones desde el cátodo al ánodo (a través de un circuito externo conductor). Dicho flujo de electrones genera un potencial eléctrico que puede ser medido experimentalmente. Ilustración 3 Proceso celdas voltaicas Fuente: https://clasesdequimica.blogspot.com/2012/06/celdas-galvanicas-yelectroliticas.html?fbclid=IwAR0nSXBoetpnHGspQq87Di-Zn7HwWREwyPKr9dRUY1RLIeQ38UjQf1hzXyY - Las celdas electrolíticas por el contrario no son espontáneas y debe suministrarse energía para que funcionen. Al suministrar energía se fuerza una corriente eléctrica a pasar por la celda y se fuerza a que la reacción redox ocurra. Ilustración 4 Proceso celdas electrolíticas Fuente: https://clasesdequimica.blogspot.com/2012/06/celdas-galvanicas-yelectroliticas.html?fbclid=IwAR0nSXBoetpnHGspQq87Di-Zn7HwWREwyPKr9dRUY1RLIeQ38UjQf1hzXyY 4. ¿ Qu é son celdas fotovoltaicas? Las celdas fotovoltaicas son dispositivos que se encargan de capturar la energía luminosa del sol para transformarla en electricidad. Están elaboradas con dos tipos de materiales semiconductores, uno de carga negativa y el otro de carga positiva. Cuando las celdas solares se exponen a la luz, los fotones de la luz solar separan a los electrones de sus átomos. Uno de ellos se libera, de manera que el espacio libre es ocupado por otro electrón, que en su momento también fue arrancado de su propio átomo. Ilustración 5 Celdas fotovoltaicas Fuente: https://www.enlight.mx/blog/celdas-fotovoltaicasbasicos?fbclid=IwAR0bhD_7ZLmKqHOcMHh03DqNZiQyhH_2F6glQFahpSdNeOzpNPhcDYUnaWc 5. ¿Qué es una celda solar? Las células o celdas solares son dispositivos que convierten energía solar en electricidad, ya sea directamente vía el efecto fotovoltaico, o indirectamente mediante la previa conversión de energía solar a calor o a energía química. La forma más común de las celdas solares se basa en el efecto fotovoltaico, en el cual la luz que incide sobre un dispositivo semiconductor de dos capas produce una diferencia del foto voltaje o del potencial entre las capas. Este voltaje es capaz de conducir una corriente a través de un circuito externo de modo de producir trabajo útil. Ilustración 6 Celda solar Fuente: https://www.textoscientificos.com/energia/celulas?fbclid=IwAR0KjDyZj9RqRB7X4bGFS2C2ruR6ZTNUVSBwz59AOF18G6hefgdCDFXxO0 ANEXO III: BIBLIOGRAFÍA Borneo, r. (Agosto de 2012). Quimica aplicada. Obtenido de Quimica aplicada: https://clasesdequimica.blogspot.com/2012/06/celdas-galvanicas-yelectroliticas.html?fbclid=IwAR0nSXBoetpnHGspQq87DiZn7HwWREwyPKr9dRUY1RLIeQ38UjQf1hzXyY Cienciabit: Ciencia y Tecnología. (1 de Octubre de 2017). Descomposición del Agua en Hidrógeno y Oxígeno mediante Electrólisis. IMPORTANTE LEER DESCRIPCIÓN.[ archivo de video]. Recuperado el 1 de Octubre de 2017, de https://www.youtube.com/watch?v=wlAU0zReIRY Salazar, L. (2020). Enlight . Obtenido de Enlight : https://www.enlight.mx/blog/celdas-fotovoltaicasbasicos?fbclid=IwAR0bhD_7ZLmKqHOcMHh03DqNZiQyhH_2F6glQFahpSdNeOzpNPhcDYUna Wc Torres, A. (5 de Julio de 2015). Textos cientificos . Obtenido de Textos cientificos : https://www.textoscientificos.com/energia/celulas?fbclid=IwAR0KjDyZj9RqRB7X4bGFS2C2ruR6ZTNUVSBwz59AOF18G6hefgdCDFXxO0 visualavi. (12 de Enero de 2016). visualavi. Obtenido de visualavi: https://www.visualavi.com/una-celdaelectrolitica-estaformada/?fbclid=IwAR1QRoM4tee6vZv1ZEXAlEmNOjICkClaWwgbWWHrxIbefhnstPWuOz9TX a8 Zapata, F. (2019). lifeder.com. Obtenido de lifeder.com: https://www.lifeder.com/celdagalvanica/?fbclid=IwAR1bkBqo0MAYhP1A4RYBYclA2BXpz6DmFOAvxWQ9JSJlXhupuyEZK W5T71E ANEXO IV: ESQUEMA DEL EQUIPO ARMADO. (Fotos en formato establecido) ---------------------------------------------Ing. Teobaldo Patiño TÉCNICO DE LABORATORIO ANEXO IV-1 a) NOTAS: a. CATEGORIA DEL DIAGRAMA: Aprobado Certificado Información Proceso de la electrolisis del agua Preliminar Por aprobar Por calificar ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS CARRERA DE QUIMICA ELABORADO POR: E.Catota; C.Aviles; P.Guanolema Electrolisis del agua LAMINA ESCALA FECHA 1 1:1 2020/05/26
