Sparse approximate inverse preconditioner

OBJETIVO

En la electrolisis del sulfato de cobre se deposita cobre sobre el cátodo de plomo. Si la electrolisis se hace en las condiciones adecuadas el depósito rojizo se adhiere al electrodo de plomo (las mejores son V = 1,5 V y los electrodos muy separados), la disolución de CUS04 acidulada con H2S04. Si se compara este color con el del cobre, puede bastar para identificar la naturaleza química del depósito electrolítico. Para confirmarlo se sumerge el electrodo en ácido nítrico, con lo cual y casi de inmediato se produce una reacción química con

desprendimiento de un gas de color marrón (N02 dióxido de nitrógeno) y

formación de Cu(N03)2 (nitrato de cobre-II) que da una coloración azul verdosa al ácido nítrico. Para mayor efectividad de la confirmación del cobre, el profesor debe hacer una demostración de la reacción entre el ácido nítrico y el cobre. Para ello coloque unos 2 cm3 de ácido nítrico en un tubo de ensayo y añada un trozo de cobre. Por ejemplo, valen unos hilos de los que se emplean en las instalaciones eléctricas, previamente desprovistos del aislante de plástico que los recubre. El gas que se desprende en la reacción es tóxico. Por esta razón cuando los alumnos sumerjan el cátodo recubierto de cobre en ácido nítrico se procurará hacerlo en un local ventilado. El ácido nítrico ataca a la piel y en caso de verterse sobre ella se procederá de inmediato a lavar con agua abundante. puede quedar una mancha amarilla sobre la piel que desaparece al cabo de varios días. Si lo prefiere, en razón de seguridad y de economía suprima de la realización 2 la parte que concierne a sumergir el electrodo en ácido nítrico y efectúela como

demostración de cátedra.

Los alumnos deben alcanzar como objetivo en esta experiencia que la polaridad de la fuente de alimentación es la que controla la emigración de los iones. Así, tanto en la realización 1, como en la 3, el cobre se deposita siempre sobre el cátodo, es decir, el electrodo unido al polo negativo de la fuente de alimentación. Lo que prueba que está como catión (Cu2+) en el seno de la disolución.

En el ánodo se desprende un gas que es oxígeno, ahora bien, los alumnos sólo pueden saber por el experimento que se desprende un gas.

REALlZACION

Los electrodos deben quedar limpios cuando se guarden después del

experimento. Los pueden limpiar los alumnos raspándolos con el papel de esmeril. Si Vd. desea hacerla a fondo métalas en ácido nítrico muy poco tiempo lávelos con agua, séquelos con papel de filtro y ráspelos con el papel esmeril.

OBSERVACIONES

1. Los electrodos tienen un color gris mate. Al acabarlos de frotar se ven con un color gris más brillante.

2. El cátodo, en su parte sumergida en la disolución, se recubre de una capa rojiza de cobre.

Si la corriente fuese muy intensa el cobre no se adhiere al cátodo y queda sobre él, o bien se desprende con facilidad, en forma de una masa esponjosa casi negra. 3. Si se ha depositado cobre suficiente sobre el electrodo de plomo, el ácido nítrico se colorea con un tinte leve azulado-verdoso, debido al ión Cu2+, la reacción es:

pero el CU(N03)2 no está en la disolución como tal sal sino ionizado en forma de 2N03- y Cu2+.

CUESTIONES Y CONCLUSIONES

1. Se pone la frase incompleta para que se fijen que el depósito del metal se hace sobre el cátodo y tiene color rojizo.

2. Al sumergir el cátodo en ácido nítrico se verifica una reacción química. Este

cambia de color y se desprende un gas de color marrón, tal como decimos

anteriormente. Si los alumnos efectúan ellos mismos la reacción deben contestar fácilmente. Si se hace como experimento de cátedra, para que contesten

correctamente hay que asegurarse que los alumnos estén lo suficientemente cerca para la observación.

3. Si los alumnos han obtenido un depósito de cobre adherido al plomo podrán contestar que es cobre por el color y la reacción con el nítrico. Si la corriente es más intensa se corre el peligro de que el cobre aparezca como una masa esponjosa negruzca. De esta manera los alumnos tendrán dificultad en

identificado. Lo mejor es que repitan el experimento hasta obtener un depósito rojizo.

4. Aquí lo que interesa destacar es que el cobre se deposita en el electrodo

conectado al polo negativo, o sea, que es la polaridad de la fuente de alimentación la que controla la electrolisis.

5. En el ánodo se desprende un gas, ya se ha dicho que el gas es oxígeno, aun cuando los alumnos no sepan su naturaleza química.

SUGERENCIA

Es posible realizar una variante de este experimento mediante la cual se mide el aumento de masa de uno de los electrodos.

Se utilizarán dos electrodos de cobre que antes de realizar el experimento se han limpiado con papel esmeril. Se mide la masa del electrodo que se va a unir al polo negativo de la fuente de alimentación.

El circuito se monta como el de la figura, siendo A un amperímetro. La intensidad de la corriente no debe ser superior a 200 mA. Se mantiene el circuito en

funcionamiento durante media hora, al cabo de la cual se extrae el cátodo, se lava con agua y se seca sobre el papel de filtro. A continuación se mide su masa de nuevo. Se observa que ha aumento su masa como consecuencia de que hay un depósito de metal cobre. En dos experimentos que se han realizado, los aumentos de masa han sido:

2. Experimento

Si Vd. se decide por realizar esta sugerencia se ha de tener en cuenta que la electrolisis dura aproximadamente media hora, durante la cual ha de dar algún quehacer a los alumnos, pues ese tiempo se les puede hacer muy largo y aburrido.