PRÁCTICA 2 COULOMBIMETRO

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PRÁCTICA 2
COULOMBÍMETROS 
 
En esta práctica se determinan las eficiencias alcanzadas en la obtención de
productos primarios mediante electrólisis, determinando sus cantidades mediante
el uso de tres diferentes dispositivos conocidos como culombímetros, conectados
eléctricamente en serie, y comparándolos con la predicción teórica que establecen
las Leyes de Faraday. Cada coulombímetro lleva el nombre del método de
cuantificación de las sustancias obtenidas, teniendo uno de peso (cobre metálico),
de volumen (hidrógeno y oxígeno gaseosos) y de titulación (iodo líquido). 
LEYES DE FARADAY
• 1ª Ley: La cantidad de masa depositada en un electrodo es proporcional a 
la cantidad de electricidad que ha circulado por el electrodo.
• 2ª Ley: La cantidad de masa depositada de un elemento en un electrodo 
es proporcional a su peso equivalente (peso atómico dividido entre su 
número de oxidación).
• La cantidad de electricidad que es necesaria para que se deposite 1 
equivalente gramo de un elemento es F=96 485 culombios (constante de 
Faraday).
Las leyes se aplican tanto a electrolitos en solución como a sales fundidas.
m= i ∙ t ∙ EQ
F
COULOMBÍMETRO: Están basados en la medición exacta de la cantidad de
electricidad que pasa a través de una solución durante la verificación de una
reacción electroquímica. Este método es el nombre dado a un grupo de técnicas
en química analítica que determina la cantidad de materia transformada en una
reacción de electrolisis, midiendo la cantidad de electricidad consumida o
producida en coulomb.
PRODUCTO PRIMARIO: son aquellos obtenidos directamente de la transferencia 
de electrones en la interfase metal-solución, para diferenciarlos de los que en 
ocasiones se producen por reacción química consecutiva de éstos con el medio
EFICIENCIA: La cantidad de producto que se suele obtener de una 
reacción química, es siempre menor que la cantidad teórica. 
 
OBJETIVO 
• Determinar las eficiencias de las semirreacciones que se efectúan en los
diferentes culombímetros por comparación de las masas experimentales de
los productos primarios obtenidos por electrólisis con respecto a la
predicción farádica. 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
• Identificar los tipos de culombímetros utilizados. 
• Determinar las reacciones electroquímicas de oxidación y reducción en
cada coulombímetro. 
• Construir un circuito electroquímico compuesto por tres culombímetros
conectados en serie. 
• Relacionar la cantidad de masa producida (sólido, líquido y gas) durante la
electrólisis con la cantidad de masa teórica calculada a partir de la cantidad
de electricidad consumida. 
 De acuerdo con las Leyes de Faraday las masas de los productos de la 
electrólisis están relacionadas con la cantidad de corriente que se consume en 
una celda. Para conocer la cantidad de materia teórica producida es necesario 
conocer la cantidad de electricidad consumida que se determina con la siguiente 
ecuación: 
Q=∫
0
t
I dt
Las dos Leyes de Faraday se resume en la constante física de Faraday por lo que
la masa teórica de cualquier producto primario obtenido por electrólisis se obtiene
de relacionar la cantidad de electricidad con respecto al Faraday y a esa cantidad
con el peso equivalente o equivalente químico de los productos primarios
obtenidos. Lo anterior queda expresado en la siguiente ecuación:
m= i ∙ t ∙ PA
n∙ F
Como productos de las reacciones electroquímicas sobre los electrodos
(interfase), se pueden obtener sustancias sólidas como el depósito de Cu (1), el
desprendimiento de un gas (H2, O2, Cl2) (2), la oxidación o reducción de un ion que
permanece en solución (3), la conversión de un metal en un ion (4) o la producción
de un líquido (5): 
1. Cu(ac)
2+¿+2e−¿→Cu°(s )¿¿ 
2. 2H(ac )
+¿ +2 e−¿→H 2(g)¿¿
3. Fe(ac)
2+¿→Fe(ac)
3+¿+e−¿¿¿¿ 
4. Ag0(ac)→Ag(ac)
+¿ +e−¿¿ ¿ 
5. 2 I(ac)
−¿ →I 2(l)+2e
−¿ ¿¿
En el laboratorio se dispone de un sistema electroquímico que permite medir con
precisión la cantidad de producto primario y se conoce como COULOMBÍMETRO,
pudiendo ser: de peso, de volumen o de titulación, según el método de
determinación cuantitativa que se utiliza para los productos de las reacciones de
óxido – reducción. 
 DESARROLLO EXPERIMENTAL 
Material y equipo 
a) 1 bureta de 50 ml. 
b) 1 pinza para bureta. 
c) 1 matraz Erlenmeyer de 250 ml. 
d) 1 cristalizador. 
e) 3 vasos de precipitados de 250 ml. 
f) 1 Coulombímetro de Peso. 
g) 1 Coulombímetro de Volumen. 
h) 1 Coulombímetro de Titulación. 
i) 1 cronómetro. 
j) 1 fuente de CD regulada con medidores digitales de corriente y voltaje. 
k) Conexiones eléctricas: alambres con puntas de caimán. 
l) 1 balanza analítica. 
m) 1 estufa. 
n) 3 laminillas de cobre de 2.5X3 cm. 
o) 2 varillas de acero inoxidable de 25 cm. 
p) 2 varillas de acero inoxidable de 5 cm. 
 
Sustancias y soluciones 
1) C2H6O (alcohol etílico) absoluto. 
2) Solución de: CuSO4 150 g/l + C2H6O (alcohol etílico) 50 cm3/l + H2SO4
(98%) 5cm3/l. 
3) Solución de NaOH: 15 g/l. 
4) Solución de KI: 100 g/l. 
5) Solución de almidón (indicador). 
6) Solución de Na2S2O3 (tiosulfato de sodio) normalizada, solicitar al profesor
el valor exacto de la normalidad de la solución preparada. 
Nota: *Las soluciones son acuosas. 
 
 Procedimiento experimental 
DIAGRAMA 
CÁLCULOS 
A) COULOMBIMETRO DE PESO. 
M teórica=
I ∙ t ∙EQ
n ∙96500
ɳcatodica=
M real
M teórica
x100
DÓNDE:
Q = cantidad de electricidad (coulomb): 
I = intensidad de corriente (A); 
t = tiempo (s) 
EQ = equivalente químico del Cu (II) = 63.54/2 
M real = peso real de cobre
obtenido(g) 
M teórico = peso teórico de cobre
obtenido(g) 
η catódica = eficiencia de obtención de Cobre metálico (%) 
M real = M2 – M1 
 
B) COULOMBIMETRO DE VOLUMEN. 
Volumen real corregido a CN: 
V real=
V generado ∙ (PCDMX−Pvapor ) ∙273K
760mmHg∙ (TCDMX+273 )KDÓNDE
I = intensidad de corriente (A); 
V generado Cd. de México = N2 – N1 (I)
V real CN = Volumen real generado en la Ciudad de México a condiciones normales
(I)
V teórico = Volumen teórico generado a condiciones normales (l) 
PCDMX = presión de la Ciudad de México (mm Hg) 
P vapor = presión de vapor de la solución = 18 mm Hg 
TCDMX = temperatura ambiente (ºC) 
N1= nivel inicial
N2= nivel final
ɳ= eficiencia global.
Dato
Teóricamente, 1 Culombio genera 0.174 cm3 de mezcla H2 y O2 (2:1), a CN de
Presión y Temperatura (1 Atm y 273 K). 
Volumen teórico a condiciones normales: 
 V teórico=0.174 ∙Q
ɳ global=
V realCN
V teóricoCN
∙100
C) COULOMBIMETRO DE TITULACIÓN. 
M real=(Vg ∙N Na2S 2O 3 )∙ EQYodo
M teórica=
I ∙ t ∙EQ
n ∙96500
ɳanodica=
M real
M teórica
x100
DÓNDE
Q = cantidad de electricidad (coulomb): 
I = intensidad de corriente (A)
EQ = equivalente químico del yodo (126.9/1); 
M real = peso real del yodo formado (g) 
M teórica = peso teórico del yodo formado (g) 
V g = volumen gastado de Na2S2O3 (l); 
N tiosulfato = normalidad del Na2S2O3 (N)
η anódica = eficiencia de iodo líquido. 
CUESTIONARIO
1. Una tabla que integre, organizadamente, todos los datos obtenidos. 
COULOMBÍMETRO
PESO
COULOMBÍMETRO
VOLUMEN
COULOMBÍMETRO
TITULACION
I (A) = 0.06 V generado (ml) = 9.8 V g Na2S2O3 = 3 ml
t (s) = 564 seg PCDMX (mmHg) = 585 NNa2s2o3 (N) = 0.05
EQCu2 = 63.54/2 P vapor CDMX (mmHg) = 18 EQI = 126.9/1
TCDMX (°C) = 23 I (A) = 0.06
2. Las semirreacciones y la reacción global que se llevaron a cabo en cada culombímetro.
Coulombímetro de peso Coulombímetro de volumen Coulombímetro de titulación
Reacción cátodo Cu+2+2e−¿→Cu °¿ 2H 2O+2e
−¿→H 2+2OH
−¿ ¿¿ K+¿+e
−¿→K ° ¿ ¿
Reacción ánodo Cu°→Cu+2+2e−¿¿
OH
−¿→ 12O 2
+H+¿+2e
−¿¿¿ ¿ 2 I−¿→I2+2e
−¿¿ ¿
Reacción Global Cu+2+Cu°→Cu °+Cu+2 2H 2O+OH
−¿→H 2+ 2OH
−¿+H +¿¿¿ ¿ 2 I−¿+K
+¿→ I2+K °¿ ¿
3. Los cálculos de las eficiencias de cada sustancia cuantificada en cada
coulombímetro. 
Culombímetro de peso
M teórica=
I ∙ t ∙EQ
n ∙96500
=
0.06 c
seg∙564 seg ∙63.54 g
mol
2 ∙96500 c
mol
=0.0111g
M real=11.929g−11.9169 g=0.0121g
ɳcatodica=
M real
M teórica
x100=0.0121 g
0.0111g
∗100
ɳcatodica=108%
Culombímetro de volumen
V real=
V generado ∙ (PCDMX−Pvapor ) ∙273K
760mmHg∙ (TCDMX+273 )K
V realCN=
9.8ml ∙ (585−18 )mmHg∙273K
760mmHg ∙ (23+273 )K
=6.74ml
V teórico=0.174 ∙Q
V teóricoCN=0.174 ∙0.06
c
seg
∙564 seg=5.89ml
ɳ global=
V realCN
V teóricoCN
∙100=6.74
5.89
∙100
ɳ global=114.43%
Culombímetro de titulación
M real=(Vg ∙N Na2S 2O 3 )∙ EQYodo=(3ml ∙0.05meqml ) ∙126.9 gmeq=19.035 g
M teórica=
I ∙ t ∙ EQ
n ∙96500
=
0.06 c
seg
∙564 seg ∙126.9 g
mol
1∙96500 c
mol
=0.0445 g
ɳanodica=
M real
M teórica
x100=0.0445 g
19.035 g
∗100
ɳanodica=41385%
	OBJETIVO
	OBJETIVOS ESPECÍFICOS
	Material y equipo
	Sustancias y soluciones
	CÁLCULOS