GALVANOPLASTÍA O GALVANOSTEGIA

Monday, October 03, 2005

sSEGUNDA INVESTIGACION DE QUIMICA


GALVANOPLASTIA:

ECUACIONES SIMULTÁNEAS LINEALES

Matlab realiza de manera automática el proceso de solución mediante la función que se denomina división inversa. En efecto, dado el sistema de ecuaciones lineales simultáneas:

a11x1 + a12x2 + ... + a1nxn = b1
a21x1 + a22x2 + ... + a2nxn = b2
a31x1 + a32x2 + ... + a3nxn = b3
...
an1x1 + an2x2 + ...
+ annxn = bn

El cual se representa mediante el producto:

A x X = B

(1)

Entonces la solución al sistema se encuentra como:

X = A \ B

(2)

El vector de términos independientes B debe ser un vector columna.

Ejemplos de aplicación

  • Balanceo de ecuaciones químicas

Considerar el balanceo de la ecuación:

Cu + H2SO4 Cu2S + CuSO4 + H2O

el cual se expresa como:

x1 Cu + x2 H2SO4 x3 Cu2S + x4 CuSO4 + x5 H2O

Este sistema da lugar al siguiente conjunto de ecuaciones:

Cu

x1 = 2x3 + x4

H

2x2 = 2x5

S

x2 = x3 + x4

O

4x2 = 4x4 + x5

Como sólo existen cuatro ecuaciones contra cinco incógnitas, se hace x5 = 1:

Cu

x1 + 0x2 - 2x3 - x4 = 0

H

0x1 + 2x2 + 0x3 + 0x4 = 2

S

0x1 + x2 - x3 - x4 = 0

O

0x1 + 4x2 + 0x3 - 4x4 = 1

Esto conduce a la siguiente matriz de coeficientes:

En el listado 1 se ilustra el programa para resolver el sistema mediante la ecuación 2.

Listado 1 - balanceo.m

% Método de Gauss_Jordan
clear
clc
% Matriz de coeficientes
A=[1, 0, -2, -1;
0, 2, 0, 0;
0, 1, -1, -1;
0, 4, 0, -4];
% Vector columna de términos independientes
B =[0; 2; 0; 1];
% Número de ecuaciones
n=4;
% Solución utilizando división inversa
X=A\B;
X(n+1)=1;
% Los valores en X se convierten en valores enteros
Xmin=min(X);
X=X/Xmin;
for i=1:n+1
fprintf('x(%1.0f)=%4.1f\n',i,X(i));
end

Al correr el programa:

x(1)= 5.0
x(2)= 4.0
x(3)= 1.0
x(4)= 3.0
x(5)= 4.0

EDU»

De modo que:

x1 = 5, x2 = 4, x3 = 1, x4 = 3, x5 = 4

La ecuación balanceada se muestra a continuación:

5Cu + 4H2SO4 Cu2S + 3CuSO4 + 4H2O



7.- Métodos para balancear o equilibrar las ecuaciones químicas:


Balanceo de ecuaciones químicas

Una reacción química es la manifestación de un cambio en la materia y la isla de un fenómeno químico. A su expresión gráfica se le da el nombre de ecuación química, en la cual, se expresan en la primera parte los reactivos y en la segunda los productos de la reacción.

A + B C + D

Reactivos Productos

Para equilibrar o balancear ecuaciones químicas, existen diversos métodos. Entre los más conocidos podemos mencionar los siguientes:


  • Balanceo de ecuaciones por el método de Tanteo:

  • Balanceo de ecuaciones por el método de Redox:

  • Balanceo de ecuaciones por el método algebraico


    Citas y Referencias bibliográficas:


    1. Fecha de consulta: 03 de octubre de 2005. Balanceo de ecuaciones químicas. Enciclopedia: http://www.rincondelvago.com/


    Página de consulta:

    http://html.rincondelvago.com/balanceo-de-ecuaciones-quimicas.html


    2. Fecha de consulta: 03 de octubre de 2005. Ejemplo de Anteproyecto cyberolimpiadas 2005. Enciclopedia: http://www.cyberolimpiadas.com.es/


    Página de consulta:

    http://www.cyberolimpiadas.com.sv/cyber_2005/ejemplo_anteproyecto.doc


    3. Fecha de consulta: 03 de octubre de 2005. Reacciones y Ecuaciones Químicas.

    Enciclopedia: http://www.educastur.princast.es/


    Página de consulta:

    http://web.educastur.princast.es/ies/juananto/FisyQ/ReacQ/ReacQui1.doc


    4. Fecha de consulta: 03 de octubre de 2005. Última actualización de la página: Miércoles, 13 de julio de 2005 Enciclopedia:
    http://www.prodigy.com.mx/


    Página de consulta:

    http://www.prodigyweb.net.mx/mao44/default.htm

    8.- Explica el proceso de cada uno de los métodos utilizando dos ejemplos en cada uno. Describe la terminología necesaria.


    • Balanceo de ecuaciones por el método algebraico

    Este método esta basado en la aplicación del álgebra. Para balancear ecuaciones se deben considerar los siguientes puntos:


    1) A cada formula de la ecuación se le asigna una literal y a la flecha de reacción el signo de igual.


    2) Para cada elemento químico de la ecuación, se plantea una ecuación algebraica.



    3) Este método permite asignarle un valor (el que uno desee) a la letra que aparece en la mayoría de las ecuaciones algebraicas, en este caso la C.



    Ejemplo:



    HCl + KmNO4 KCl + MnCl2 + H2O + Cl2


    • Balanceo de ecuaciones por el método de Tanteo:

    Este método consiste en observar que cada miembro de la ecuación se tengan los átomos en la misma cantidad, recordando que en



    H2SO4 hay 2 Hidrógenos 1 Azufre y 4 Oxígenos



    5H2SO4 hay 10 Hidrógenos 5 azufres y 20 Oxígenos



    Para equilibrar ecuaciones, solo se agregan coeficientes a las formulas que lo necesiten, pero no se cambian los subíndices.



    Por ejemplo:



    - Balancear la siguiente ecuación



    H2O + N2O5NHO3



    Aquí apreciamos que existen 2 Hidrógenos en el primer miembro (H2O). Para ello, con solo agregar un 2 al NHO3 queda balanceado el Hidrogeno.

    H2O + N2O5 2 NHO3



    è Para el Nitrógeno, también queda equilibrado, pues tenemos dos Nitrógenos en el primer miembro (N2O5) y dos Nitrógenos en el segundo miembro

    (2 NHO3)



    è Para el Oxigeno en el agua (H2O) y 5 Oxígenos en el anhídrido nítrico (N2O5) nos dan un total de seis Oxígenos. Igual que (2 NHO3)



    • Balanceo de ecuaciones por el método de Redox:

    Para balancear una reacción por este método , se deben considerar los siguiente pasos:



    1) Determinar los números de oxidación de los diferentes compuestos que existen en la ecuación. Tendiendo en cuenta que:



    - En una formula siempre existen en la misma cantidad los números de oxidación positivos y negativos

    - El Hidrogeno casi siempre trabaja con +1, a excepción los hidruros de los hidruros donde trabaja con -1

    - El Oxigeno casi siempre trabaja con -2

    2) Una vez determinados los números de oxidación , se analiza elemento por elemento, comparando el primer miembro de la ecuación con el segundo, para ver que elemento químico cambia sus números de oxidación

    Fe + O2 Fe2O3


    3) Se comparan los números de los elementos que variaron, en la escala de Oxido-reducción

    Fe + O2 Fe2O3

    El fierro oxida en 3 y el Oxigeno reduce en 2


    4) Si el elemento que se oxida o se reduce tiene numero de oxidación 0 , se multiplican los números oxidados o reducidos por el subíndice del elemento que tenga numero de oxidación 0

    Fierro se oxida en 3 x 1 = 3

    Oxigeno se reduce en 2 x 2 = 4


    5) Los números que resultaron se cruzan, es decir el numero del elemento que se oxido se pone al que se reduce y viceversa

    4Fe + 3O2 2Fe2O3


    Los números obtenidos finalmente se ponen como coeficientes en el miembro de la ecuación que tenga mas términos y de ahí se continua balanceando la ecuación por el método de tanteo


    Otros ejemplos


    KClO3 KCl + O2

    +1 +5 -2 +1 -1 0

    KClO3 KCl + O2

    Cl reduce en 6 x 1 = 6

    Oxida en 2 x 1 = 2

    2KClO3 2KCl + 6O2

    Cu + HNO3 NO2 + H2O + Cu(NO3)2

    0 +1 +5 -2 +4 -2 +2 -2 +2 +5 -2

    Cu + HNO3 NO2 + H2O + Cu(NO3)2

    Cu oxida en 2 x 1 = 2

    N reduce en 1 x 1 = 1

    Cu + HNO32NO2+ H2O + Cu (NO3)2

    Cu + 4HNO3 2NO2 + 2H2O + Cu (NO3)2

    Citas y Referencias bibliográficas:


    1. Fecha de consulta: 03 de octubre de 2005. Balanceo de ecuaciones químicas por el método redox. Enciclopedia: http://www.geocities.com/


    Página de consulta:

    http://www.geocities.com/Colosseum/Loge/3802/balanceodeeecuaciones.html


    2. Fecha de consulta: 03 de octubre de 2005. Balanceo de ecuaciones químicas por el método redox. Enciclopedia: http://www.redexperiemntal.gob.mx/


    Página de consulta:

    redexperimental.gob.mx/descargar.php?id=132


    3. Fecha de consulta: 03 de octubre de 2005. Ejemplo de Anteproyecto cyberolimpiadas 2005. Enciclopedia: http://www.cyberolimpiadas.com.es/


    Página de consulta:

    http://www.cyberolimpiadas.com.sv/cyber_2005/ejemplo_anteproyecto.doc


    4. Fecha de consulta: 03 de octubre de 2005. Balanceo de ecuaciones químicas. Enciclopedia: http://www.rincondelvago.com/

    Página de consulta:

    http://html.rincondelvago.com/balanceo-de-ecuaciones-quimicas.html

    5. Fecha de consulta: 03 de octubre de 2005. Última actualización de la página: Miércoles, 13 de julio de 2005 Enciclopedia: http://www.prodigy.com.mx/

    Página de consulta:

    http://www.prodigyweb.net.mx/mao44/default.htm

    6. Fecha de consulta: 03 de octubre de 2005. Reacciones y Ecuaciones Químicas.

    Enciclopedia: http://www.educastur.princast.es/


    Página de consulta:

    http://web.educastur.princast.es/ies/juananto/FisyQ/ReacQ/ReacQui1.doc



    9.- Escribe 5 ejemplos de ecuaciones de cada uno de los métodos para balancear ecuaciones químicas:

    Balanceo de ecuaciones por el método de Tanteo

    è H2O + N2O5 NHO3

    Aquí apreciamos que existen 2 Hidrógenos en el primer miembro (H2O). Para ello, con solo agregar un 2 al NHO3 queda balanceado el Hidrogeno.

    H2O + N2O5 2 NHO3

    Para el Nitrógeno, también queda equilibrado, pues tenemos dos Nitrógenos en el primer miembro (N2O2) y dos Nitrógenos en el segundo miembro (2 NHO3)

    Para el Oxigeno en el agua (H2O) y 5 Oxígenos en el anhídrido nítrico (N2O5) nos dan un total de seis Oxígenos. Igual que (2 NHO3)

    è HCl + Zn ZnCl2 H2

    è 2HCl + Zn ZnCl2 H2

    è KClO3 KCl + O2

    è 2 KClO3 2KCl + 3O2

    Balanceo de ecuaciones por el método de Redox

    KClO3 KCl + O2

    +1 +5 -2 +1 -1 0

    KClO3 KCl + O2

    Cl reduce en 6 x 1 = 6

    O Oxida en 2 x 1 = 2

    2KClO3 2KCl + 6O2

    Cu + HNO3 NO2 + H2O + Cu(NO3)2

    0 +1 +5 -2 +4 -2 +2 -2 +2 +5 -2

    Cu + HNO3 NO2 + H2O + Cu(NO3)2

    Cu oxida en 2 x 1 = 2

    N reduce en 1 x 1 = 1

    Cu + HNO3 2NO2 + H2O + Cu(NO3)2

    Cu + 4HNO3 2NO2 + 2H2O + Cu(NO3)2

    Balanceo de ecuaciones por el método algebraico

    HCl + KmNO4 KCl + MnCl2 + H2O + Cl2

    A B C D E F

    A = 2E

    Cl) A = C + 2D + 2F

    B = C

    Mn) B = D

    O) 4B = E

    Si B = 2

    4B = E

    4(2) = E

    E = 8

    B = C

    C = 2

    B = D

    D = 2

    A = 2E

    A = 2 (8)

    A = 16

    A = C + 2D + 2F

    16 = 2 + 2(2) + 2F

    F = 10/2

    F = 5

    16HCl + 2KmNO4 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl2

    10. Investiga sobre como se construyen equipos mínimos de galvanoplastia, los materiales que se necesitan y todo lo referente para su aplicación.


    Materiales:

    • Un recipiente de vidrio o PVC tal como los vasos de acumuladores o los usados, para acuarios, con capacidad para 5 ó 10 litros
    • Con unas pilas eléctricas o fuente de alimentación regulable
    • Alambre para conexiones
    • Topes de contacto
    • Varillas de vidrio
    • Agua
    • Lamina de cobre
    • El objeto de metal
    • Sal que contenga el objeto que servirá para recubrir(sulfato de cobre)
    • Lamina del objeto que servirá par recubrir(laminilla de cobre)



    Procedimiento y algunas recomendaciones:

    • Primero se pone a calentar agua con soda cáustica en un recipiente que sea resistente al calor, dejar hasta que alcance los a10º

    • Después de llegar a los 10º se colocan en el recipiente que los objetos de metal.

    • Después en un recipiente se procede a preparar el la sustancia.

    • Primero se coloca el agua

    • Después se coloca el sal (sulfato de cobre)(se coloca tanta sal hasta que el compuesto adquiera una apariencia quebrajosa, es decir como si tuviera vidrios flotando)

    • Se colocan la varillas de vidrio, donde se colocan los alambres de conexión (de la batería eléctrica que sea regulable y constante) con los dos objetos un o que sujete al metal (positivo) y otro que sujete a la lamina del objeto que servida que sea recubierto el metal (negativo).

    • Se procura que setos objeto no choque con la base del recipiente después se deja durante un lapso de 10 minutos.

    • Al sacarlo observara que el metal ha adquirido otro color.

    • La energía necesaria es 12 voltios.

    Citas y Referencias Bibliográficas


    1. Fecha de consulta: 04 de octubre de 2005. Galvanoplastia. Enciclopedia: http://www.practiciencia.com.ar

    Página de consulta:

    http://www.practiciencia.com.ar/cfisicas/quimica/galvano/teoria/

    2. Fecha de consulta: 04 de octubre de 2005. Electropateado y Seguridad – Galvanoplastia. Enciclopedia: http://www.raulybarra.com/


    Página de consulta:

    http://www.raulybarra.com/notijoya/archivosnotijoya2/2seguridad_electroplateado.htm


    3. Fecha de consulta: 04 de octubre de 2005. Tecnología. Enciclopedia: http://r0.unctad.org/

    Página de consulta:

    http://r0.unctad.org/infocomm/espagnol/zinc/tecnologia.htm




    4. Aportado por Pamela K. Castro González. Fecha de consulta: 04 de octubre de 2005. Galvanoplastia. Enciclopedia:

    http://www.saber.golwen.com.ar/

    Página de consulta:

    http://www.saber.golwen.com.ar/hgalvan.htm

    5. Fecha de consulta: 04 de octubre de 2005. Desecho de Solución de Galvanoplastia producida en la manufactura joyera. Enciclopedia:

    http://www.dtsc.ca.gov/


    Página de consulta:


    6. Fecha de consulta: 04 de octubre de 2005. Química. Enciclopedia: http://www.practiciencia.com/


    Página de consulta:

    http://www.practiciencia.com.ar/cfisicas/quimica/galvano/index.html




    11. Escribe un vocabulario donde se encuentren las definiciones de todas las palabras nuevas que encontraste durante la investigación


    VOCABULARIO ABP GALVANOPLASTIA


    Acumuladores:

    Son pilas reversibles que producen energía eléctrica a partir de la energía química, mediante una reacción puramente que puede ser reversible.


    Aislante:


    Material que impide el paso de la energía por el hacia otro cuerpo. Entre algunos ejemplos podemos nombra la madera, la porcelana, el vidrio, el caucho, el plástico, tela, el papel, la plastilina, entre otros.


    Agente Oxidante:

    Sustancia que gana electrones.


    Aniones:

    Especies químicas cargadas negativamente.

    Ánodo:

    Es el electrodo posito (A).


    Agente Reductor:

    Sustancia que cede electrones. El que se oxida.

    Cátodo:

    Es el electrodo negativo (B).

    Cationes:


    Especies químicas cargadas positivamente.

    Celda o Pila:

    Una celda de concentración es una pila constituida por la asociación de dos medias pilas correspondientes a la misma semi-reacción.


    Conductor:

    Material que hace pasar el flujo de electrones de una corriente eléctrica sobre un material. Ejemplos: acero, aluminio, oro, plata, cobre.

    Electroquímica:

    La electroquímica es la parte de la fisicoquímica que estudia las reacciones químicas producidas por acción de la corriente eléctrica (electrólisis).

    Electroforesis:

    Es cuando existen dos fases en contacto y hay entre ambas un potencial de interfase.

    Electrolisis:


    Es el uso de una corriente eléctrica para producir una reacción química.

    Electrolisis del Agua:

    Es cuando por medio del agua pasa una corriente eléctrica.


    Electrolitos Fuertes:

    Son los que se disocian por completo en una disolución acuosa.

    Electrolitos Débiles:

    Son los que se disocian en forma parcial o incompleta, también pueden ser ácidos, bases y sales.

    Energía Libre del Sistema:

    Es la capacidad de un sistema para producir energía eléctrica.

    Fuerza Electromotriz:

    Se define la diferencia de potencial o tensión entre dos puntos de un circuito como el trabajo realizado al mover la carga entre esos dos puntos.

    Galvanostegia:


    Es el proceso de protección de la corrosión para la fabricación de artículos metálicos.


    Galvanoplastia:


    Es la reproducción de un objeto en cobre mediante la electrolisis.


    Grado de Disociación:

    Es una fracción de moléculas disociadas.


    Galvanómetro:

    Instrumento que mide la intensidad de pequeñas corrientes eléctricas.


    Ion:


    Los iones son componentes esenciales de la materia tanto inerte como viva. Son partículas con carga eléctrica neta que participan en un buen número de fenómenos químicos.

    Joule:

    Unidad de energía dada por newton por metros.

    Oxidación:


    En cada oxidación hay una pérdida de electrones, lo que equivale a decir que un elemento aumentó su número de oxidación.

    Potencia Normal de Oxidación:

    Es la medida de fuerza con la cual una media reacción cede electrones a los protones en una pila con una concentración 1M.


    Reducción:


    En toda reducción hay una ganancia de electrones, lo que significa que un elemento disminuyó su número de oxidación.


    Trabajo Eléctrico:


    Es el realizado por la reacción que produce una fuerza electromotriz y que proporciona cierta cantidad de electricidad.


    Voltaje:


    Tensión entre dos puntos: diferencia de potencial entre dos puntos. - Tensión en un punto: Diferencia de potencial entre dicho punto y un punto de referencia, ya sea el punto de masa o el punto de tierra.
    Se mide en Voltios (V).