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INGENIERÍAELECTRO-QUÍMICA
Barcelona · Bogotá · Buenos Aires · México
Título de la obra original: Electrochemical Engineering (4th Edition) Edición original en lengua inglesa publicada por: McGraw-HiU Book Company, lnc., New York, U.S.A. Copyright© McGraw-Hill Book Company, Inc. Edición en español © EDITORIAL REVERTÉ, S. A., 1980 Edición en papel: ISBN: 978-84-291-7940-8 Edición e-book (PDF): ISBN: 978-84-291-9205-6 Versión española por: Dr. Julián Fernández Ferrer Profesor Adjunto de Electricidad y Magnetismo de la Facultad de Ciencias de Barcelona. Profesor de Física de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Sección Textil, Tarrasa. Propiedad de: EDITORIAL REVERTÉ, S. A. Loreto, 13-15, Local B 08029 Barcelona Tel: (34) 93 419 33 36 [email protected] www.reverte.com Reservados todos los derechos. La reproducción total o parcial de esta obra, por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografia y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo públicos, queda rigurosamente prohibida sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas por las leyes.
PRóLOGO
El título de esta obra, que no es más que la cuarta edición de la «Electroquímica Industrial», pone de relieve las fases comercial y técnica de las industrias electroquímicas, las cuales constituyen, con mucho, las mayores consumidoras de energía eléctrica de la nación. La literatura técnica extranjera, especialmente la alemana, abunda en textos y tratados acerca de las fases industrial y técnica de los procesos electroquímicos, mientras que la literatura americana se muestra parca en libros que informen acerca de dichos temas.
Nos ha satisfecho la aceptación del punto de vista expresado en la primera edición de que la práctica de la Electroquímica es una rama de la ingeniería química y no una subdivisión de la Química física. El que otros compartan este punto de vista queda demostrado por las traducciones a idiomas distintos del inglés.
Se prestará especial atención a los aspectos teóricos de mayor aplicación a los procesos de fabricación. A pesar de lo mucho estudiado acerca de las teorías de las disoluciones, casi todos los estudios teóricos se refieren a disoluciones diluidas. En la industria, el ingeniero electroquímico nunca se encuentra con éstas; trata siempre con disoluciones concentradas.
La mayor parte de los estudios sobre cinética en los electrodos se basan en la hipótesis de la existencia de condiciones de equilibrio. Estas condiciones no existen nunca en las plantas comerciales, en las cuales siempre hay circulación y agitación, mecánica o térmica. Los anodos puros son raros y los anodos líquidos se emplean solamente en algunas pilas de cloro. Las reacciones de oxidación o reducción en las pilas electrolíticas, particularmente en productos orgánicos, no suelen ser económicas.
Las tablas de datos de funcionamiento, materiales de construcción, velocidades de circulación, temperaturas, condiciones eléctricas en pilas de forma específica, etc., son la exposición concisa de los resultados de diseño técnico, desarrollo del proceso consideraciones sobre la potencia y competencia económica de los procedimientos el~ctroquímicos de fabricación. En el desarrollo industrial de éstes, la teoría ha quedado muy rezagada respecto a la práctica.
El autor y sus ayudantes han diseñado plantas electroquímicas en muchos lugares del mundo para refinado de metales, obtención electrolítica de metales, electrolisis de cuerpos fundidos, productos de hornos eléctricos tanto metálicos como no metálicos y productos orgánicos. Han sido también asesores de compañías electroquímicas, durante muchos años. Para el diseño, el efecto de los aspectos teóricos más nuevos ha sido despreciable e inútil.
Creemos que la teoría fundamental se da, en gran parte, para proporcionar una base a la práctica industrial a la cual se aplican todas las operaciones elementales de ingeniería química, junto con los fundamentos básicos de la ingeniería eléctrica y la metalurgia.
Desde 1950 se ha producido una tremenda expansión de las industrias electroquímicas. Nuevos productos y procesos y un enorme aumento del tamaño de las pilas y hornos, así como nuevas fuentes de materia prima, han hecho necesaria una reforma
2 INGENIERiA ELECTROQUiMICA
casi total del libro, así como la eliminación de procesos caídos ·en desuso y la inclusión de nuevos temas.
Como en los anteriores volúmenes, el autor queda muy reconocido a los múltiples amigos industriales que han contribuido con su consejo y crítica del manuscrito y de otras formas tangibles; y a las compañías que suministraron la información sobre funcionamiento contenida en las tablas y las fotografías y diagramas sobre las que se basan los ejemplos. El permiso para la utilización de ciertas ilustraciones queda reseñado en· diversas partes del texto, junto con nuestro agradecimiento.
En conclusión, las tablas de datos dan una aproximación a la práctica corriente, y los procesos en desuso que se incluyen, o bien tendrán un interés puramente histórico o servirán para completar la discusión.
Es una satisfacción para el autor reconocer la valiosa ayuda de F. M. de Santa, quien preparó el original, y a la señorita E. M. Rogers, que preparó cuidadosamente el manuscrito y realizó la laboriosa corrección de pruebas.
Munsey Park Manhasset, N. Y.
C. L. MANTELL
CAPÍTULO PRIMERO
ESBOZO Y RESUMEN ffiSTóRICO DE LAS INDUSTRIAS ELECTROQUíMICAS
La electroquímica ha sido definida clásicamente como la ciencia que trata de los cambios químicos producidos por la corriente eléctrica, y de la producción de electricidad mediante la energía de reacciones químicas. Teóricamente, las dos ramas son de igual importancia. Sin embargo, industrialmente, los cambios químicos y físicos producidos por el uso de la corriente eléctrica son, con mucho, los más importantes;
La ingeniería electroquímica es una rama de la ingeniería química a la que se acoplan ciertos aspectos de la ingeniería eléctrica y de la metalurgia. En sí, la ingeniería electroquímica no tan sólo atañe a todas las cuestiones consideradas generalmente como electroquímicas, sino también al suministro de energía a las industrias; a la utilización de la misma ; al proyecto, construcción y funcionamiento de los aparatos, maquinaria e instalaciones destinadas a la obtención de productos electroquímicos ; a las consideraciones económicas dimanantes de la competencia de métodos químicos y electroquímicos para la fabricación de los mismos productos u otros similares, así como a la venta, distribución y consumo de los producidos.
Las industrias electroquímicas pueden dividirse, en términos generales, en varias clases, a saber: 1.0
, las de naturaleza electrolítica, subdivididas a su vez en: a), las de electrodisociación, como ocurre en el caso del cloro y de los metales alcalinos; b), las de obtención electrolítica de que son muestra las industrias del cobre y zinc en que dichos metales se producen por lixiviación del mineral; e), el vasto grupo del refinado electrolítico, del que son ejemplo el cobre y el níquel electrolíticos; d), las de electrodeposición, representadas por la galvanoplastia y la galvanostegia, y e), una sección que, como resultado de la oxidación o reducción concierne a cloratos, peróxidos, óxidos metálicos, así como materiales orgánicos; 2.0 , el grupo de las industrias del electrolito fundido, representadas por el aluminio, el magnesio y los metales alcalinos; 3.0
, el grupo electrotérmico, del que son ejemplo el carburo de calcio, la cianamida cálcica, el grafito y los abrasivos sintéticos; 4.0
, las ferroaleaciones de horno eléctrico, el acero eléctrico y las aleaciones especiales; 5.0
, aquellas industrias en las que el interés primordial concierne a la corriente eléctrica que efectúa reacciones en la fase gaseosa, y 6.0
, el grupo de las baterías, tanto de tipo primario como secundario, así como la corrosión y estabilidad de estructuras y sistemas. Cada grupo y cada subdivisión tienen problemas y aplicaciones de ingeniería química y eléctrica, si bien se hace hincapié en ellos en forma bien diferenciada.
En la tabla 1 se da una lista de los principales productos del horno eléctrico y de la pila electrolítica. En este libro, se intentará estudiar estos materiales, sus propiedades, su preparación, el equipo empleado en su fabricación, su consumo de potencia y sus aspectos económico y técnico.
Los procesos electroquímicos de naturaleza endotérmica -esto es, los que ocurren con absorción de energía eléctrica-, frecuentemente han suplantado a los meramente
TABLA l. PRODUCTOS DEL NORNO ELÉCTRICO Y DE LA PILA ELECTROLÍTICA
Producw Materia prima J Horno Elec. eléc- trolito
Pila electrolítica
Aplicaciones
1
1 trico fundido
1--- ----· ----i¡- - -!----------
Ácido crómico ... . .... . Oxidación de soluciones de ·1
¡ x sulfato de cromo. ·
Ácido fosfórico .........
Ácido perclórico .... . Aleaciones de berilio Alúmina fundida .. .. .... .
Aluminio metálico ......
Fosfaw mineral, coque y arena .
Ácido clorhldrico. Berilo. Bauxita (óxido natural de
aluminio). Bauxita.
Aluminio puro .. .. .. .. Aluminio metálico.
Antimonio .. .. .. .... .. ..... Minerales de antimonio. Bario .. ... .. .... .. .. .. .. .. .. . Cloruro de bario fundido. Bismuto .. .. .. .. .. .. . . .. .. .. Barros del refinado del plo-
mo. Bisulfuro de carbono .. Coque y azufre.
Cadmio .. .. . .. .... .. .... .. .. Barros de la electroobtención del zinc.
Calcio .. . .. .. ... .. .. .. .. .. . .. Cloruro cálcico.
Carburo cálcico .. .. . .... . Cal y coque.
Carburo de boro . .. . .... . Anhldrido bórico y coque. Carburo de silicio .. .. . .. Arena , serrln y coque.
Cerio metálico . .... .. .. . .. Cloruros de tierras raras .
Cianamina cálcica
Cianuro cálcico ..........
CloraÚJ pot.!.sico .. ....... Clorato sódico
Cloro gaseoso
Cobalto .... . .......... .... ..
Cobre puro ........ ...... ..
Carburo cálcico (nitrógeno del aire).
Cianamida y sal.
Cloruro potásico. Soluciones de cloruro só
dico. Agua, sal común.
Minerales complejos de cobalto.
Minerales de cobre. Cobre bruto.
X
X
X 1
. .... j 1
X ¡ .. 1
X 1 X ..
r-X
X
X
X
X
X
X
x
¡ ......... X
X
X
X
X
X
X
X
X
Producto• qulmicos , agente oxidante.
Fosfatos ácidos, limpiametales, productos alimenticios.
Sales del ácido perclórico. Aleaciones. Abrasivos y materiales refrac
tarios. Cab!e para transmisión de ener
gía e:éctrica; aleaciones, agente desoxidante para el acero; material de construcción.
Recubrimientos resistentes a la corrosión.
Fabricación de aleaciones. Aleaciones, emisión electrónica. Aleaciones.
Disolvente, insecticida, tetraclnruro de carbono, seda artificial (viscosa).
Aleaciones baños.
Desoxidantes, CaH,, válvulas de radio, lámparas, aleaciones.
Acetileno para soldar, cortar y a.:umbrar, acetona, ácido acé· tico, resinas sintéticas.
Abrasivo. Abrasivos y materiales refrac
tarios. Aleaciones pirofóricas, encende
dores automáticos, y granadas y balas trazadoras.
Fertilizante, amoniaco, cianuros.
Ciannración de minerales, CNH.
Tintorería, cerillas fulminantes. Extinción de hierbas, explosi
vos, eerillas, oxidante.
Blanqueo, productos orgánicos, cloruros metálicos, purificación de aguas, plásticos, cloruro de aluminio para refi· nado de aceites.
Aleaciones.
Industrias eléctrica y del bronce.
TABLA 1.. PRODUCTOS DEL HORNO ELÉCTRICO Y DE LA PILA ELECTROLÍTICA (Continuación)
Producto M a te Tia prima
Cromo ············· ········ · Solución de ácidos crómico y sulfúrico.
Cromo metálico Minerales complejos de cromo.
Cuarzo fundido Roca de cuarzo.
Deuterio .. . . . . .. . . . . . . . . . . . Agua.
Dióxido de manganeso. Mineral de manganeso. Escoria del titanio llmenita.
Estaño refinado Estaño impuro, chatarra de lata.
Ferroaleaciones .. . . . . .. . . Minerales, carbono y siliClO.
Flúor .. . .. . ... . . .
Fósforo . .. .. ... . . . . .
Goma .. . .. ... ... .. . .. .
Grafito .. ... .. . . ... . .
Hidrógeno Hidróxido potásico
Hierro electrolítico
Hierro en polvo .. . .. .. . .
Hierro, lingote de fun-dición . . .. .. .... .. .... .. . .
Hipoclorito ... . . .... .. . . .. . Indio . .... ..... . . .. ... . ... .. .
Litio metálico ....... . ... . Magnesio metálico .. .. .
Manganeso electrolítico
Níquel en polvo .. ..... . . Níquel refinado ...... ... .
Oro .. .... . .. .. ... .... . ...... .
Oxido cuproso ....
Flnoruro ácido de potasio fundido o ácido fluorhídrico anhidro.
Fosfato mineral, coque y arena.
Látex que contenga las componentes usuales para componer la. goma.
Carbón y coque.
Agua, NaOH. Cloruro potásico.
Solución . de suiCato amónico-ferroso.
Minerales de hierro o sulfato ferroso.
Mineral de hierro, ilmenita.
Agua, sal. Oxido de indio en solución
de ácido sulfúrico. Sales de litio. Cloruro de magnesio, agua
de mar.
Mineral de manganeso.
Níquel. Níquel en bruto.
Barros del refinado del co· bre.
Cobre.
Horno E lec-elt!c- trolito trico fundido
j .........
¡ ¡··· ······
X
X
X
X
X
1
1
:: ::::::: 1:::::::::
X
X
X
Pila electro-lítica
X
X
" X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Aplicaciones
Baños.
Aleaciones.
Tubos de s!lice, materiales refractarios, industria, óptica, lentes.
Productos químicos para usos cientfficos.
Despolarizador para pilas secas. Materia prima para pigmentos
y metal. Industrias de hojalatería, bron
ces. Aleaciones, agentes de adición
para el acero, aceros inoxidables.
Productos químicos.
Cerillas, compuestos de fósforo, bronce fosforoso, cortinu de humo.
Ob¡etos de goma industriales y domésticos.
Electrodos, lubricantes y pinturas.
Globos, grasas hidrogenadas. Jabón, productos químicos,
galvanosteg1a. Aplicaciones electromagnéticas.
Pulvimetalurgia.
Industria del acero.
Desinfectantes, blanqueado. Aleaciones de plata in altera.-
bies, joyería, televisión. Aleaciones ligeras, reactivo. Piezas de fundición, chapas,
anodos de protección cató-dica, aleaciones ligeras, des-tellos para fotografía (flash).
Aleaciones ferrosas y no ferro-sas, aceros inoxidables.
Pulvimetalurgia. Aleaciones, baños, aparatos de
la industria láctea, utensilios. Joyería, acuñación de mone·
das, aleaciones industriales. Pigmento para pinturas.
TABLA l. PRODUCTOS DEL HORNO ELÉCTRICO Y DE LA PILA ELECTROLÍTICA (Continuación)
Producto Materia prima
óxido mercúrico .. .... .. . Mercurio.
Oxigeno ..... .... ..... ...... Agua, NaO H.
Ozono ...... .. .. .. . .. .. .. .. .. Aire.
Paladio .. .. .. . .. .. .. .. . .. .. . Barros del refinado del níquel.
Perboratos .. .. .. .. .. . ... .. . Bórax.
Perclorato potásico ......
Perclorato sódico ........ Peróxido de hidrógeno .
Solución de clorato sódico convertida en sal potásica.
Sales de sodio, C!O,Na. Soluciones de sulfatos.
Horno E lec-eléc- trolito trie o fundido
1
1····· ·· ·· ! .........
j •••• • •••• i
i Persulfato _amónico .....
Persulfato potásico ...... ::~!::: :e b~:::: am~ ¡ .........
1 .........
B:~:~ del refinado de~: 1! .... .. ... !1
1 ::: ::::: : Plata ...................... ..
Platino .................... ..
Plomo refinado ......... .
Rodio
Silicio
Sodio metálico .......... .
Soldadura ........ ...... ... .
Sosa cáustica ............ .
Tantalio ... ..... .. ... ...... .
Torio ................... .. . ..
Uranio ..................... .
Wolframio ............... ..
Zinc en polvo ........... . Zinc puro ...... ......... ..
bre. Barros del refinado del nl-
1
.. .. .. .. . 1
, ........ .
que!. Plomo bruto. .. .. .. .. . .. .......
Barros del refinado del níquel.
Arena y coque.
Sal común.
' '
X
Aleaciones de estailo y plo- ! ........ . m o sin refinar. i
Agua., sal común. i ......... 1
Fluorurotantalato potásico. · .........
Fluoruro de potasio y to- \ ......... rio, fundido.
F!uoruro de uranio y pota- j ......... sio fundido. 1
Solución de wolfr&mato só- ......... dico.
Zinc. 1 .. ...... .
Minera.! de zinc. .. ..... ..
X
X
X
Pila electro-
lítica
X
X
X
X
X
"
" X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Aplicaciones
Catalizador y productos químicos.
Soldadura autógena, soplete para. corte.
Esterilización del agua, saneamiento.
Aleaciones industriales.
Blanqueadores para la industria textil.
Agente oxidante, explosivos, medicina.
Fuegos artificiales. Productos químicos, antisépti
co, blanqueado, agente oxidante.
Agente oxidante y de blanqueo, baterías.
Agente oxidante, blanqueador.
Joyería, acuilación de moneda., aleaciones industriales.
Catalizador, joyería, aleaciones industriales.
Aleaciones, encastres, cámaras para. la obtención del ácido sulfúrico.
Aleaciones industriales, baflos.
Acero al silicio, hidrógeno para globos, resistencias eléctricas, siliciuros, tetracloruro de silicio.
Peróxidos, cianuros, plomo-tetre.etilo, aleaciones, sin tesis orgánicas.
Unión de metales.
Jabón, industria papelera, explosivos.
Forros resistentes a los ácidos, para instalaciones de industrias químicas.
Emisión electrónica, pastillas para. anticatodos de rayos X.
Aleaciones.
Aleaciones, ba.flos, lámparas de incandescencia.
Pulvimeta.lurgia.. Fabricación de latones, galva
nizado.
ESBOZO Y RESUMEN HISTóRICO 7
químicos y en algunos casos incluso han permitido la obtención de productos nuevos, que difícilmente hubieran podido obtenerse de otro modo. Así, el cobre, en la actualidad, se refina casi exclusivamente por vía electroquímica. Todo el cloro empleado en la depuración de aguas, instalaciones de saneamiento y de blanqueo, es producto de elementos electrolíticos ; en tanto que la fabricación del aluminio, del carburo de calcio y de los abrasivos sintéticos del tipo del carburo de silicio o de la alúmina fundida no hubiera alcanzado su actual desarrollo comercial sin recurrir al empleo de métodos electrolíticos.
En los procesos químicos, la energía necesaria acostumbra introducirse en forma de calor. Ocurre a menudo que el más sencillo y directo de los métodos puramente químicos, para obtener determinados objetivos, no puede emplearse debido a las grandes resistencias pasivas o a la imposibilidad (en condiciones determinadas) de convertir la energía térmica en energía química. En consecuencia, suele ser necesario emplear varias reacciones sucesivas, para sustituir a una sola por vía directa. En cambio, los procesos electroquímicos acostumbran requerir la introducción de la energía necesaria, no en la forma térmica, sino eléctrica; o bien, cuando la corriente eléctrica se emplea como agente de caldeo, puede usarse casi totalmente en el punto deseado. De ordinario, los procesos electroquímicos son más sencillos y directos que sus correspondientes químicos. A veces, empero, el método electroquímico es más caro que el exclusivamente químico, pero se usa con preferencia a éste por cuanto permite la obtención de un producto más puro.
A pesar de todo, los procesos electroquímicos no admiten tanta modificación en la manera de llevarlos a cabo como los puramente químicos; por lo común tan sólo dan resultado satisfactorio en condiciones constantes. De ahí que sea casi axiomático que los procesos electroquímicos han de ser lo más sencillos posible. Las primeras materias que se empleen deberán ser lo más puras que puedan obtenerse o elaborarse (dentro de las limitaciones económicas del proceso). En general, se hace necesaria la eliminación de impurezas, para evitár las reacciones secundarias que provocarían y mantener así el rendimiento de la operación. Las industrias electroquímicas requieren, para su éxito, tener asegurado el suministro de materias primas de gran pureza y de composición constante ; éstas, a su vez, son elaboradas en condiciones que se repiten de modo igual continuamente. Cuando la materia prima no es bastante pura para el tratamiento que ha de sufrir, acostumbra requerirse una depuración química preliminar.
Por regla general los procesos electroquímicos y las industrias que de ellos dependen necesitan un suministro constante de energía (rara vez interrumpido), de la que pueda disponerse en cualquier instante, y bien regulada; a cambio de ello se caracterizan por su elevado factor de carga y por la escasa fluctuación de ésta. Económicamente interesa disponer de energía a bajo precio y este detalle acostumbra ser de tal importancia, que suele resultar menos oneroso transportar el producto que ha de transformarse al manantial de energía, que transportar esta última al h1gar donde existe la materia prima.
En la tabla 2 puede verse la cronología del desarrollo. La galvanostegia con soluciones de cianuro se conoce desde hace ya más de un siglo (ELKINGTON, 1836; JACOBI, 1839; SPENCER y JORDAN, 1840), así como la electrolisis de sales fundidas (DAVY, 1807; BUNSEN, 1852). El refinado del cobre se estableció como industria en Estadt¡s Unidos en 1871 y el refinado de la plata en 1872 (ambos gracias a BALBACH y THUM).
Los productos de horno eléctrico se desarrollaron ya antes de 1900 (WILLSON, carburo; AcHESON, grafito y carburo de silicio; DELAVAL, zinc; MooREHEAD, ferrosilicio; 0LDBURY, fósforo; CASTNER, sodio).
1800
1800 1807
1810 1816 1827 1830 1834 1836 1836 1839 1840 1846 1849 1852 1855 1859 1862 1868 1869 1869 1871 1871 1871 l872 1874 1874 1875 1876 1876 1876 1878 1878
.1879 1879 1880 1880 1880 1882 1884 1885
1888 1888 1889
1890 1890 1891 1892 1893 1893 1894
TABLA 2. CRONOLOGÍA
V o Ita
Nicholson y Carlisle Humphry Davy
Humphry Davy Robert Hare Georg Simon Ohm Michael Faraday Michael Faraday Daniell Elkington Jacobi Spencer y Jordan, Wright Bottger Russell y Woolrich Bunsen Bunsen Planté Wohler, F. Leclanché Adams Elkington Balbach y Thum Brush, C. M. Robinson Balbach y Thum Edison, T. A. Weston, E. Anthony y Moler Carré Bell, A. G. Keith Bell, A. G. Wohlwill
Bru.sh Edison, T. A. Edison, T. A. Faure Weston, E. ······ ········· ···· ········· ··· ···· · Parsons Hall en Estados Unidos } Heroult en Francia Willson, T. L. Gassner Oldbury Chemical Co.,
Niagara Falls, N. Y. Castner, H. Y. Castner, H. Y. Acheson, E. G. Testa, N. LeSueur DeLaval, C. G. P . Adams, E. K.
Metales diferentes y electrolito en contacto; «pilas voltaicas», primer generador de energía eléctrica.
Electrolisis del agua dando hidrógeno y oxígeno. Electrolisis de los cáusticos: sosa, potasa, etc., uti-
lizando «baterías» voltaicas. Arco eléctrico con carbones producido por baterias. Calorimotor, batería para calefacción. Ley de Ohm. Leyes de la Electroquímica. Efectos inductivos del electroimán. Batería química Cu/SO,Cu-S04Zn/Zn. Galvanostegia de la plata. Galvanotipia de objetos. Soluciones para recubrimientos; principios. Electrodeposición del hierro. Galvanostegia del cadmio. Electrolisis de sal fundida; magnesio. Electrolisis de sal fundida; litio. Acumu!ador de plomo. Carburo cálcico. Batería Zn-ClNH.-C. Galvanostegia del níquel. Electrorrefinado del cobre. Cobre electrolítico en Newark, N. J. Iluminación por arco eléctrico. Señalización de ferrocarriles con baterías. Refinado electrolítico de la plata. Telegrafía cuadruplex con baterías. Generadores para galvanostegia. Primera dinamo americana. Fabrtcación de electrodos de carbón. Teléfono alimentado con baterías. Desestañado electrolítico. Comunicación telefónica en New Haven. Aplicación de la corriente alterna en el refinado
e:ectrolítico del oro. Lámparas de arco de carbón para gran intensidad. Lámpara de incandescencia con filamento de carbón. Desarrollo de una central eléctrica. Placas de pasta para el acumulador de plomo. Desarrollo de una central eléctrica. Motores eléctricos prácticos. Turbina de vapor.
Producción de aluminio a partir de sales fundidas.
Proceso del horno eléctrico para el carburo cálcico. Pila <<seca». Cloratos y persales.
Sodio a partir de sosa fundida . Pila de mercurio para electrolisis de sales. Carburo de silicio. Motor de corriente alterna. Pila de diafragma para cloro y álcalis cáusticos. Zinc e!ectrotérmico- Trollhattan, Suecia. Aprovechamiento de la potencia de las cataratas
del Niágara.
1894
1894 1895 1896 1897
1897
1898 1898
1900
1900 1900 1900 1900 1900 1902 1902 1902 1902 1903 1904
1904-1909 1904 1904
1904 1905 1905
1905
1906
1906 1906 1906 1907 1908
1908
1909
1910 1912
1914 1915
TABLA 2. CRONOLOGÍA (Continuación)
Willson, T. L.
Rossi, A. J. Moorehead Acheson, E . G. Gibbs, W. T .
Oldbury Electrochemical Co.
Kjellin Mathieson Alkali Works,
Niagara Falls ; Dow Chemical Co., Midland, Mich.
Acker, C.
Poulenc y Meslous Jacobs, C. B. Edison, T. A. Hoopes, E. Rossi, A. J . Taylor, E . R.
Betts, A . G. Bradley y Lovejoy Whitney, W. Bradley y Lovejoy Heroult, L . ; Kellner Burgess Higgins, A. C.
Birkeland y Eyde Frank y Caro Consortium für E!ektro-
chemische Industrie Schoenherr-:ijessberger
Pauling
De Forest Hybinette Baekeland, L . G. Cottrell, F . G. Acker, C.
Matthews
Pietsch y Adolph
Hirsch Chile Exploration Co.
Laist, Anaconda Copper
Fabricación comercial del carburo cálcico, Spray, N. C.
Fundición de minerales de hierro titanfferos. Ferrosilicio al 50 % en horno eléctrico. Grafito en horno eléctrico. Producción americana de cloratos en Niagara Falls
y en Bay City, Mich. Fabricación de fósforo en horno eléctrico en Nia
gara Falls. Horno de inducción para fundir hierro y acero. Cloro electrolítico y álcalis cáusticos.
Electrolisis del cloruro sódico fundido con plomo líquido.
Pila electrolítica para flúor. Abrasivos de óxido de aluminio fundido. Acumulador de níquel. Refinado del aluminio. Ferro titanio. Bisulfuro de carbono en horno eléctrico. Fundación de la American Electrochemical Society. Refinado electrólítico del plomo. Fijación del n itrógeno en el horno eléctrico. Teoría electroquímica de la corrosión. Fábrica de Niagara Falls, parada hoy en día. Fusión de minerales de hierro en horno eléctrico. Producción de hierro electrolítico. Horno eléctrico refrigerado por agua para fabricar
abrasivos. Fijación del nitrógeno en el horno eléctrico. Proceso de la cianamida. Peróxido de hidrógeno electrolítico a partir de per
sulfatos. Nottoden, Noruega, fábrica para fijación del nitró
geno por proceso de arco. Proceso de arco para fijación del nitrógeno, Gelsen-
kirchen, Alemania. Válvula de radio, el aaudión». Refinado comercial del níquel. Diafragmas para pilas electrolíticas. Precipitación electrostática. Acker Process Co. ; fábrica incendiada y no recons
truida. Horno eléctrico refinador del acero, Halcomb Steel
Co., Syracuse, N. Y. Patentes de persulfato electrolítico para la obten
ción del peróxido de hidrógeno. Obtención del cerio por electrolisis de sales fundidas. Obtención electrolítica del cobre a partir de minera
les pobres. Horno de arco Detroit Rocking para fundir metales. Zinc electrolítico, electroobtención a parttir de mi
nerales complejos no susceptibles de proceso térmico.
1915
1916 1916 1916 1917
1917 1917
1918 1918 1919 1920 1921
1921 1921
1922 1923 1923
1924
1924
1925
1925
1925
1926
1926 1926
1927
1928 1931 1931 1932 1934 1935
1935 1935 1936 1936
1936 1937 1939
TABLA 2. CRONOLOGÍA (Continuación)
Dow Chemical Co.
Pauling Wyatt Northrup, E. F . Wiegolaski
Sargent American Smelting
and Refining Federal Phosphorus Ce. Becket, F. M. Sperry, E . A. Goodwin Addicks, L.
Sheppard, S. E. National Electrolytic Co. ,
Niagara Falls Berry Fink y Udy American Smelting
and Refining Downs, J . C.
Gulf States Chemical and Refining Co.
Metropolitan Museum of Art, N. Y .
Flick
Creighton, J.
North American Chemical Co., B'ay City, Mich.
Langmuir y Alexander Roessler y Hasslacher,
Niagara Falls (ahora DuPont)
International Nickel Co.
Al coa Anaconda Copper Co. International Nickel Co. American Metal Co. Hermsdorf y Heberlein Stuart
Electro Metallurgical Co. Holt
Tainton y Bethlehem Steel Corp.
St. Joe Lead
Electro Manganese Corp.
Magnesio comercial americano, obtenido de las sali-nas de Michigan.
Nitrolee, S. C., fábrica parada hoy en día. Horno de inducción de baja frecuencia. Horno de inducción de alta frecuencia. Le Grande, Ore., proceso de arco para fijación del
nitrógeno. Galvanostegia del cromo. Electrorrefinado del estaño.
Horno eléctrico para el fósforo, Anniston, Ala. Ferrocirconio en hornos eléctricos. Albayalde electrolítico. Acido perclórico electrolítico. Primer tratado americano sobre electrorrefinado del
cobre. Galvanoplastia del caucho natural. Fábrica de clorato, parada hoy en día.
Cuarzo fundido en horno eléctrico. Cromado comercial. Refinería de estaño electrolítico, hoy cerrada .
Pila para obtener sodio a partir de cloruro sódico fundido.
Arseniato cálcico electrolítico.
Reversibilidad de la corrosión, restauración de antigüedades.
Oxidación electrolítica del aluminio.
Sorbitol y manito! por oxidación y reducción electrolítica.
Fábrica de clorato, parada hoy en día .
Lámpara de soldar de hidrógeno atómico. Primer peróxido de hidrógeno electrolítico ameri
cano.
Refinado electrolítico comercial del níquel y producción de metales de platino como productos secundarios.
Galvanostegia sobre aluminio. Chapa de cobre electrolítico. Galvanostegia del platino y rodio. Polvo de cobre electrolítico. Refinado de soldadura electrolítica. Pila Hooker tipo S , de 6000 A, instalada en Niagara
Falls, para cloro y álcalis cáusticos. Ferrocolumbio. Galvanostegia del wolframio. Chapado de zinc brillante. Electrogalvanizado conseguido con los métodos de
obtención electrolítica. Zinc electrotérmico con hornos de resistencia. Chapado de níquel brillante. Manganeso electrolítico por obtención electrolítica.
TABLA 2 . CRONOLOGÍA (Continuación)
1940 Crucible Steel y otras compañías
1940 Bunker Hill & Sullivan Co.
1940 Industria del aluminio 1940 Norsk liydroelektrisk
Kvaelstofaktieselskab 1940 Dow Chemical Co.
1941 Western Electrochemical Co.
1942 ··· ··· ············ ····· ·· ··········· 1942 Shipshaw y Saguenay
River Hydroplants, Quebec, Canadá.
1946 Eagle Picher Co. 1947 Dow Chemical Co.
1948 Quebec Iron and Titanium Corp.
1950 New Jersey Zinc Co. 1950 Atlas Powder Co.
1951 Hooker Electrochemical
1952 American Bridge Co. 1954-1955 Reynolds Metal Co. }
Anaconda Aluminum Co. 1955 Horizons, Ltd. 1956 Electro Metallurgical Co. 1957 DeN ora
Chapa de estafío electrolítico.
Obtención electrolítica comercial del antimonio.
Funcionamiento de pilas de aluminio 50 000 ampere. Proceso Birkeland-Eyde para fijación del nitrógeno
en horno eléctrico, hoy abandonado. Magnesio del agua del mar ; pilas de magnesio
60 000 ampere. Cloratos y percloratos obtenidos de las potasas ame
ricanas. Electrolisis del sulfato sódico en Alemania. 2 000 000 kW para aluminio.
Cesan los trabajos de albayalde electrolítico. Las fábricas de magnesio de las salinas de Michigan
cesan en su trabajo. Fundición en horno eléctrico de minerales de hierro
titaníferos en Sorel, Quebec. Zinc electrotérmico con horno de arco Sterling. Sorbitol y manitol conseguidos por proceso químico;
se abandona el proceso Creighton. Pila Hooker S-3A. 30 000 ampere, para cloro y álca-
lis cáusticos. Horno eléctrico Héroult para 200 toneladas.
Pilas de aluminio lOO 000 ampere, en funcionamiento.
Zirconio electrolítico, torio electrolítico. Cromo electrolítico comercial. Pilas de cloro 120 000 ampere, en funcionamiento.
El cloro y los álcalis cáusticos obtenidos en pilas de mercurio y de diafragma ya se producían comercialmente a fines del siglo pasado ·(pila de mercurio de Castner ; pilas de diafragma de Mathieson, LeSueur, y Dow).
En la tabla 3 damos las abreviaturas utilizadas en este volumen.
A .... .. .. .. ........ . .. A ....... .. .. .... .... .. A .. .... .. ... . .... ... .. a ... ...... .. .. .. .... .. c. a ... .. .... ......... . ACS .. .. .... ... ... .. . Ah ... .. ..... .. .. .. .. . AIME ..... .. ...... .. aprox . ..... ... .... .. Atcm• .. ........ ... . atm ............... .. . Btu .... .... .. ... ... .. e ... .. ..... ..... .. .. .. e .... ....... .. .. .. .. ..
TABLA 3. SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS
actividad área o superficie, ampere Angstrom área de la sección recta corriente alterna American Chemical Society ampere-hora American Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers aproximadamente ampere por centímetro cuadrado atmósfera British termal unit capacidad eléctrica; conductancia ; centígrado; coulomb concentración ; velocidad de la luz
cal .. ... .... ... .. .... . ce o cm• ... ...... . de ....... ... .... . .... . cm ··· ······· ··· ······ conc ....... .... .. ... . concn .. ..... .... .. . . c • ....... .. ..... .... .. CT .... . . .. . .. •. . .. . ..• D .... .. ...... .. .. .. .. . d .. ....... .. .... .... . . c. c . .. ..... ... .... .. . . o
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Letras griegas : y •. . . . . .... . ... . .. ..1. .•••. •••.• .•.... e; •• ••• • •• •• .... . . .
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TABLA 3. SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS (Continuación)
caloría centímetro cúbico densidad de corriente centímetro concentrado concentración calor específico a presión constante calor específico a volumen constante densidad, diámetro, constante dieléctrica densidad corriente continua grado diámetro decímetro tensión o potencial energía electrón fuerza electromotriz unidades electromagnéticas estimado emisividad térmica o total electron-volt energía libre coeficiente de actividad Fahrenheit Faraday conductancia gramo(s) galón(es) gramos por centímetro cúbico gramos por litro galones por hora galones por minuto
conductancia eléctrica, coeficiente de actividad incremento carga del electrón conductibilidad específica conductibilidad equivalente longitud de onda micro, potencial químico de Gibbs razón de la circunferencia al diámetro resistividad eléctrica potencial de extracción de un electrón para la emisión termoiónica potencial zeta entalpía constante de Planck, 7 x 10-21 erg/s caballo de vapor caballo de vapor-hora hora intensidad, factor de cantidad International Critical Tables Kelvin, constante de equilibrio conductibilidad térmica, constante dieléctrica kilogramo
kgcal .. ........ .... . Ion ... ... .. .... ..... . kV . ... ... .. ........ . kVA ... ..... .. ... .. . kW .. .. ............ .. kWh ..... .. ...... . . . kWd ... .......... . .. L .. .. .. .... .. .. ...... . 1 .... ...... .. ....... . .. lb ....... .. .......... . ln .......... .. .. .. .. .. M .... .. .. .... ...... .. m ........... .. .. ... .. mA .. ............... . máx .... .. ...... .. .. . mg ... .. ............. . MG ................ .. mil ............ .. ... . pulg .. .. .. .. .. ...... . m in mkg mks mm .. ...... .. ...... . pA ... .. ...... .. ... . .. p.V .... .. .. .. .... .. .. . mp. .... .... .... .. .. .. N .. .... .. ............ .. N .... ...... ...... . ... . n ......... .. .. ... .. .. . n .... . .......... .. .. .. oz ... ....... .... .... .. p .. ........ ....... .. .. p .... . .. ....... .. ... .. fp .. .. ...... .. .. .... .. ppm .. . ...... ... .... . Q .... .. .. ........ ... . . q . .. .. ........ . ...... . R .. ......... .... .. .. .. R .. ................. .. ,. .. .. .. .............. . r .... .... .. .... .. .... . rpm ............... .. S ........ ...... .. .... . SAE .... .. ......... .. satd ...... .. ........ . S .......... .... ...... .
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TABLA 3. SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS (Continuación)
kilo caloría kilómetro kilovolt kilovol tampere kilowatt kilowatthora kilowattdía conductibilidad, mho/cm longitud, litro libra logaritmo neperiano masa ; molar; molaridad metro; mili-miliampere máximo miligramo motor generador milésima de pulgada pulgada mínimo ; también minuto metro-kilogramo metro-kilogramo-segundo milímetro microampere microvolt milimicra número de Avogadro normal negativo número onza presión POSitiVO factor de potencia partes por millón cantidad (de electricidad o calor de reacción> cantidad constante de los gases perfectos resistencia ; Rankine radio resistividad revoluciones por minuto entropía Society of Automotíve Eng!neers saturado segundo sección solución kilómetro cuadrado metro cuadrado milímetro cuadrado temperatura absoluta temperatura centlgrada temperatura Tennesee Valley Authority coeficiente total de transmisión del calor, velocidad electroosmótica,
cm/ s
u .. ........ .... .... .. . V ..... . . . . ... . . ... . .. . V, .. .... .. ........ .. . V ... ..... .. . .... .... . . V .. .... . .. ........ .. . .
VA .. ...... .. ... ... .. val .. ..... ... ... ... . . vol ..... .. .. .. ... .. .. w ............. ... .. .. X ... . .. . . . .. ..... .. . . . y z
TABLA 3. SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS (Continuación)
movilidad iónica del ion positivo volumen energía de ionización de un gas volt volumen específico voltampere valencia volumen potencia ; watt intensidad de campo movilidad iónica del ion negativo impedancia
CAPíTULO 11
UNIDADES ELÉCTRICAS Y LEYES DE FARADAY
Generalidades. La energía eléctrica es función de dos factores, a saber: la intensidad de la corriente, expresada de ordinario en ampere y la diferencia de poteneial (tensión o voltaje) expresada por lo común en volt. La magnitud de los cambios que ocurren en la cantidad total de energía de un sistema queda determinada por estos dos factores, pero la posibilidad de producirse cualquier cambio se halla exclusivamente supeditada a la diferencia de potencial. En el tantas veces propuesto símil hidráulico, una masa de agua puede pasar por sí misma de un nivel superior a otro inferior, y la posibilidad de dicho movimiento depende de las alturas relativas de ambos niveles; en este sistema, el cambio de energía potencial es igual al producto del peso del agua que se ha trasladado por la diferencia de alturas de ambos niveles. De un modo semejante, la diferencia de temperatura es un potencial térmico que puede determinar la posibilidad de transmitir calor, así como la afinidad en una reacción química es un potencial químico. En este último sistema, el producto del factor potencial o afinidad de reacción, por el factor cantidad, o masa de materia que se intenta transformar, da la cantidad de energía química que interviene en la transformación.
Unidades eléctricas. La unidad de intensidad de la corriente eléctrica, se llama ampere. 1 Cuañdo se hace pasar una corriente eléctrica por una solución acuosa de una sal metálica, ésta se descompone; en muchos casos el metal se deposita en estado libre. Este fenómeno es cuantitativo. Se define el ampere como la intensidad invariable de aquella corriente que al pasar por una solución acuosa de NO,Ag (nitrato de plata), deposita la plata a razón de 0,00111800 gramos por segundo, en condiciones determinadas.2 La densidad de corriente (expresada por lo común en ampere, o en múltiplos o submúltiplos del ampere, por unidad de sección recta del conductor), es la intensidad de la corriente total que fluye por un conductor, dividida por el área de su sección recta. Las unidades más frecuentes empleadas en electroquímica son ampere por pie cuadrado o ampere por decímetro cuadrado.
Las organizaciones mundiales normalizadoras han intentado durante medio siglo desarrollar una escala absoluta de unidades de energía eléctrica basada en unidades mecánicas. Ello se logró en 1948. En la actualidad se define el ampere en unidades absolutas como la intensidad de una corriente eléctrica que, al circular por dos conductores rectos, paralelos, de longitud infinita y de sección recta despreciable, separados por una distancia de un metro en el vacío, se ejerce entre dichos conductores una fuerza de 2 X 10-7 newton por cada metro de longitud.
1 Así llamada en recuerdo de A. M. AMPERE (1775-1836), físico y químico francés . . 2 Se requiere que la solución de nitrato de plata contenga de 15 a 20 gramos de sal
por cada 100 de agua destilada. La solución ha de ser empleada una sola vez, en cantidad no inferior a 100 cm• en cada ensayo, no debiendo depositarse más del 3Q ·% del metal. La densidad de la corriente no debe exceder en ningún caso de 0,02 ampere por centímetro cuadrado en el catado, ni de 0,20 en el anodo.
16 INGENIERfA ELECTROQUfMICA
El newton (N) es la unidad Giorgi de fuerza y se define como la fuerza que aplicada a una masa de un kilogramo le comunica una aceleración de un metro por segundo por segundo. Es igual a 105 dinas.
El sistema Giorgi (metro-kilograrr.o-segundo) de unidades es un sistema métrico análogo al ~stema cegesimal (centímetro-gramo-segundo). Las magnitudes de las unidades derivadas suelen ser más convenientes para las cuestiones técnicas.
La dina es la unidad cgs de fuerza y se define como la fuerza que aplicada a una masa de un gramo le comunica una aceleración de un centímetro por segundo por segundo.
El erg es la unidad cgs de trabajo y se define como el trabajo realizado por una fuerza de una dina al mover su punto de aplicación un centímetro en su propia dirección y sentido.
El joule (J) es la unidad Giorgi de trabajo y se define como el trabajo realizado por una fuerza de un newton al mover su punto de aplicación un metro en su propia dirección y sentido. El joule equivale a 107 erg.
El watt (W) es la unidad Giorgi de potencia y se define como la potencia requerida para realizar un trabajo de un joule en cada segundo, o sea, 107 erg en cada segundo.
La intensidad de una corriente eléctrica (I) se define como la cantidad de electricidad que circula por un conductor en unidad de tiempo. Su unidad es el ampere (A) que es la intensidad de una corriente que deje circular un coulomb en cada segundo. Las unidades cgs son la unidad electromagnética de intensidad y la unidad electrostática de intensidad.
La densidad de corriente eléctrica es el cociente entre la intensidad de la corriente que circula por un conductor y la . sección recta de dicho conductor. La unidad cgs será o la unidad electromagnética de intensidad por centímetro cuadrado, o la unidad electrostática de intensidad por centímetro cuadrado.
La cantidad de electricidad (Q) se define como la electricidad presente en una carga eléctrica, o la electricidad que circula por un circuito que sea asiento de una corriente, durante un tiempo determinado. Su unidad es el coulomb (C); las unidades cgs son la unidad electrostática de carga y la unidad electromagnética de carga.
En la industria, la densidad de corriente puede constituir el factor que rija los tipos de depósito deseados. En galvanostegia suelen utilizarse «medidores de densidad de corriente», que consisten en superficies catódicas de área definida conectadas en serie con un amperímetro, cuyo montaje y conexiones se disponen de manera que el instrumento de medida quede por encima del nivel del baño, y el resto del dispositivo se apoye en la varilla catódica. El instrumento de medida está ya graduado en ampere por unidad de superficie.
La cantidad de electricidad es función de la intensidad de la corriente y del tiempo. La unidad es el coulomb3 (C) o ampere-segundo, definida hasta 1948 o bien como la .cantidad de electricidad que hacía circular en un segundo una corriente de intensidad un ampere, o bien, de la definición de ampere, es la cantidad de electricidad que al circular por una solución de nitrato de plata deposita 0,00111800 g de plata.
En la actualidad, el coulomb es la cantidad de electricidad transportada en un segundo a través de cualquier sección de un circuito por una corriente de un ampere de intensidad.
La resistencia eléctrica (R) es la cantidad, análoga al rozamiento, característica de un conductor, que determina la diferencia de potencial requerida para mantener, en dicho conductor, una corriente eléctrica de intensidad dada. La unidad es el ohm. Las unidades cgs son la unidad electromagnética y la unidad electrostática de resis-tencia.
a As! llamado en honor de C. A. CoULOMB (1736-1806), físico francés.
UNIDADES ELÉCTRICAS Y LEYES DE FARADAY 17
La resistividad eléctrica (p) es el cociente entre el gradiente de potencial en un conductor y la densidad de corriente en él creada; también es la resistencia específica de una sustancia, numéricamente igual a la resistencia de un cubo de la sustancia .en cuestión, de arista unidad, medida entre dos caras opuestas. Su unidad es el ohmcentímetro.
La conductancia eléctrica (G) es el poder de conducción eléctrica de un conductor o circuito, o sea, el recíproco de la resistencia eléctrica. Su unidad es el mho.
La conductibilidad eléctrica (y) es la conductancia específica, es decir, el recíproco de la resistividad, siendo su unidad el mho por centímetro (mho/cm).
El ohm • (O) se definió hasta 1948 como sustancialmente igual a mil millones de unidades electromagnéticas de resistencia (sistema cgs) y venía representado por la resistencia ofrecida a una corriente invariable por una columna de mercurio a la temperatura de fusión del hielo, de masa 14,4521 gramos, de sección constante y de longitud 106,3 centímetros. Una tal columna tendría una sección recta de 1 mm•.
En la actualidad se define el ohm como la resistencia eléctrica entre dos puntos de un conductor tal que al mantener entre ellos una diferencia de potencial de un volt, circula una corriente de un ampere de intensidad, no siendo el conductor generador de ninguna fem.
La unidad del factor de intensidad llamado «fuerza electromotriz» o «diferencia de potencial, es el volt.5 La fuerza electromotriz (fem) o tensión (E) es lo que tiende a hacer circular la corriente eléctrica. La düerencia de potencial (E) origina una tendencia de la corriente eléctrica a circular del punto de potencial más elevado al de potencial más bajo. La medida numérica de la diferencia de potencial es el trabajo realizado sobre la unidad de cantidad de electricidad para hacerla pasar del punto de potencial más bajo al de potencial más alto.
Gradiente de potencial es la variación del potencial por unidad de longitud y su unidad es el volt por metro (V /m).
El volt, hasta 1948, se definió como «la düerencia de potencial eléctrico que al aplicarla en forma estacionaria a un conductor de un ohm de resistencia, creaba en éi una corriente de un ampere». 6 En la actualidad, el volt es «la düerencia de P<>tencial eléctrico entre dos puntos (o entre dos superficies equipotenciales) de u:a conductor que transporta una corriente de intensidad constante de 1Ul ampere, cuando entre dichos puntos se disipa una potencia de un watt». No es fácil producir el volt tal como se define, debido a la definición del ampere. No óbstante, puede determinarse la fem de una pila voltaica en función dei ohrri internacional y del ampere interna:.. cional y con dicha pila se puede realizar el volt internacional. Las «pilas patrón» pr<>porcionan un medio de realizar comparaciones de fuerzas electromotrices, dando una definición del volt como la fem que aplicada continuamente a un conductor cuya resistencia es de un ohm internacional, cree una corriente de un ampere internacional de intensidad y es prácticamente equivalente a la fem entre los polos de la pila de Clark a 15°C, multiplicada por 1000/1434.
Pilas patrón de medida. Las pilas destinadas a este uso se dividen en dos clases, a saber: patrones primarios o pH.as normales, y patrones secundarios. Aquéllas son las que sirven para conservar el valor del volt, tal como ocurre en las oficinas de pesas y medidas, y las otras son las destinadas al trabajo corriente de laboratorio. Todo sistema empleado como patrón normal debe tener una fuerza electromotriz reproducible. Además, ha de ser constante ; su fuerza electromotriz no deberá variar con el transcurso del tiempo, o, en el peor de los casos, no cambiará sino lentamente
• Así llamado en honor de G. S. OHM (1787-1854), físico alemán. s Así llamado en honor del Conde A. VoLTA (1745-1827), físico italiano. 6 «lnternational Critica! Tables», vol. 1, pág. 34, McGraw-Hill Book Company, Inc.,
Nueva York, 1926.
18 INGENIERiA ELECTROQUiMICA
y de acuerdo con una ley definida. Los patrones secundario!¡ no es menester que sean reproducibles, pues son contrastados con los primarios; pero, por razones prácticas, su valor sólo podrá oscilar dentro de ciertos límites. Y han de ser constantes, o experimentar únicamente cambios lentos y regulares de fuerza electromotriz.
De todas las pilas que han llegado a ser empleadas o . propuestas, tan sólo dos sistemas conservan interés en la actualidad; y únicamente uno de ellos se emplea con frecuencia. Uno de los polos es de mercurio puro, recubierto con un exceso de una sal muy poco soluble de mercurio, SO.Hg,. El otro polo es una amalgama de un metal más electropositivo que el mercuri-.~ y recubierto de un exceso de un sulfato soluble del metal de la amalgama. El líqn•· e' de la pila es una solución acuosa saturada de la sal soluble del metal de la ama1~ama.
Como se procura que haya un exceso de SO.Hg, y de sulfato de metal de la amalgama, la concentración de la solución con respecto a estas dos sales, cuando está en equilibrio con ellas, tendrá un valor definido para cada temperatura, dentro de ciertos límites. Y puesto que la fuerza electromotriz del sistema queda determinada por la concentración de la solución, tendrá también un valor preciso para cada temperatura. Esta clase de pila será reproducible y es la típica de los patrones primarios o pilas normales.
Si se saturara la solución a una temperatura inferior a los 4•c y no existiera el exceso de sal del metal de la amalgama, resultaría una pila que tendría un coeficiente de temperatura inferior al del patrón normal. Este tipo, llamado no saturado, no puede considerarse reproducible, y se emplea como patrón secundario, después de calibrado con una pila normal. Su coeficiente de temperatura, más bajo, la hace adecuada para el trabajo de laboratorio.
Su recipiente es un tu,bo de cristal en forma de H, con sus extremos inferiores cerrados y provistos de alambres de platino que van embebidos en dicha soldadura. Así existe una distancia relativamente grande entre ambos electrodos, reduciendo los efectos de. la difusión. En una de las ramas se coloca mercurio y SO.Hg,, y en la otra, amalgama (con sal sólida, o sin ella), llena.ndo el resto del recipiente, hasta por encima del brazo transversal, de solución. Los extremos superiores se sueldan a la llama, o se cierran con tapones de corcho, recubriéndolos' de mástico o cera.
En la pila de Clark el metal de la amalgama es zinc, habiendo· un exceso de SO.Zn. Esta pila es reproducible y constante, pero tiene un coeficiente de temperatura muy elevado. Para cubrir la necesidad de un patrón con un coeficiente de temperaratura más bajo y que dé un mayor grado de precisión en los trabajos de laboratorio, se ha creado la pila Clark-Carhart, que, en rigor, sólo constituye un tipo no saturado de pila Clark.
En 1893 el Chicago International Electrical Congress eligió la pila Clark como patrón de fem y le asignó el valor de 1,434 V a 1s•c, basándose en las unidades de intensidad y resistencia entonces aceptadas. En 1895 la pila Clark fue declarada patrón legal de fem en los Estados Unidos.
En 1910, y a consecuencia de un gran número de experimentos con pilas Weston normales y determinaciones con el voltámetro de plata, se adoptó como fem de la pila Weston normal a 2o·c el valor de 1,01830 V.
La pila de Weston está constituida por amalgama de cadmio, una solución de SO.Cd (que tiene una concentración correspondiente a la de una solución saturada a 4• centígrados) y mercurio puro recubierto de SO.Hg •. Este conjunto tiene un coeficiente de temperatura muy bajo, y si presenta una construcción esmerada, resulta constante. No es reproducible con el grado de precisión requerido por un patrón primario. La pila de Weston normal, o pila normal de cadmio, es análoga a la de Clark, con un exceso de SO.Cd, y sirve, por lo tanto, como pila patrón. Por acuerdo internacional, se toma como valor de su fuerza electromotriz a 20• centígrados, el de 1,0183 volt. Es
UNIDADES ELÉCTRICAS Y LEYES DE FARADAY 19
reproducible, con error que no pasa de 10 microvolt. Este valor de 1,01830 se mantuvo hasta 1948, año en que los Estados Unidos y otros países adoptaron las unidades absolutas. Con esta nueva base, la fem a 20'C de la pila Weston normal resulta ser de 1,018646 V. Este valor tiene un interés puramente histórico.
La fórmula que relaciona la temperatura con la fuerza electromotriz entre los límites de o• y 40' centígrados (deducida por Wolff y aceptada internacionalmente), es la que se expresa a continuación :
E, = E2,- 0,000 040 75 (t-20)- 0,000 000 944 (t- 20)2 + 0,000 000 0098 (t- 20)3
en la que E representa la fuerza electromotriz (volt) y t la temperatura en grados centígrados.
Relaciones entre las unidades eléctricas. La relación que existe entre el factor I (intensidad de la corriente) y el factor E (tensión o fuerza electromotriz), viene dada p9r la ley de Ohm.
E=IR, o bien
E I= R'
en la que R expresa la resistencia del conductor; la intensidad de la corriente es directamente proporcional a la fuerza electromotriz e inversamente proporcional a la resistencia.
La unidad de energía eléctrica es · el volt-coulomb o joule (J),7 que es igual a diez millones de unidades de trabajo del sistema cgs y equivale a la energía gastada en un segundo por un ampere internacional en un ohm internacional.
Como la potencia representa cantidad de energía por unidad de tiempo, la unidad de potencia eléctrica será la potencia que desarrollaría un joule cada segundo. Esta unidad recibe e'l nombre de «volt-ampere o watt», 8 y es igual a diez millones de unidades cgs de potencia. El kilowatt (kW) son 1000 watt. Un watt-hora son 3600 joule, es decir, el trabajo que desarrollaría en una hora un motor de 1 W de potencia. Un kilowatt-hora (kWh) son 3 600 000 J, es decir, el trabajo que desarrollaría en una hora un motor de potencia un kilowatt.
Hasta 1948 no fue una realidad la escala absoluta basada en unidades mecánicas. Los valores medios fueron 1,000490 para el ohm y 0,99985 para el ampere. Por tanto, según la ley de Ohm, para el volt resulta 1;00034. Como no son factibles comparaciones internacionales del ampere, se buscaron los factores de conversión en unidades transportables y el Internacional Committee on Weights and Measures publicó en octubre de 1946 : ·
1 ohm internacional medio= 1,00049 ohm absolutos. 1 volt internacional medio= 1,00034 volt absolutos.
Las unidades internacionales medias fueron las medias de las unidades mantenidas en los laboratorios nacionales de Francia, Alemania, Gran Bretaña, Japón, U. R. S. S. y Estados Unidos de América, que tomaron parte en las comparaciones internacionales anteriores a la Segunda Guerra Mundial.
Específicamente, las unidades mantenidas en Estados Unidos diferían de las medias anteriores en pocas unidades por millón y los factores de conversión eran:
1 ohm internacional (U. S. A.)= 1,000495 ohm absolutos. 1 volt internacional (U. S. A.)= 1,00033 volt absolutos.
7 Así llamado en honor de J. P. JouLE (1818-1889), físico inglés. 8 Así llamado en honor de JAMES WATT (1736-1819), ffsico escocés.
20 INGENIERíA ELECTROQUíMICA
El International Committee fijó la fecha de 1.0 de enero de 1948 para la adopción de las unidades absolutas. 9
El cambio de volt internacionales a volt absolutos no implica cambio alguno en muchas constantes electroquímicas y fisicoquímicas. Por ejemplo, los coeficientes de actividad obtenidos a partir de medidas de fuerzas electromotrices. Los coeficientes de actividad del ClH determinados a partir de medidas de la pila
H,(g)¡ClH(aq)!ClAg(s), Ag(s)
vienen dados por la ecuación
(E-Eo)V (RT/1) V + ln MHMCI = ln YEYCI
y el volt se elimina en el primer miembro. Por tanto, el valor del coeficiente de actividad del CIH será el mismo tanto si se mide la fem de la pila en volt internacionales o en volt absolutos. Evidentemente, E, Eo y RT/1 deberán medirse o expresarse en las mismas unidades. Lo mismo ocurre con los valores del pH, constantes de ionización y cantidades análogas. La conversión de unidades internacionales en absolutas afectará a los valores del faraday, potenciales de electrodo patrón, potenciales redox, carga del electrón, electronvolt, variaciones de energa libre, y movilidades iónicas. Se dan los factores de conversión para estas y otras cantidades.
En la tabla 4 se dan las relaciones entre diversas unidades eléctricas. También se incluyen algunas de las relaciones cuantitativas existentes entre energía eléctrica y calorífica, que serán empleadas en este libro.
TABLA 4. UNIDADES ELÉCTRICAS
Amper e x segundo= coulomb Volt x coulomb=joule Volt x ampere=watt Watt x segundo=joule 1 ohm internacional= 1,000495 ohm absolutos 1 ampere internacional=0,999835 ampere absolutos 1 volt internacional=1,00033 volt absolutos 1 watt internacional=1,000165 watt absolutos 1 joule internacional=1,000165 joule absolutos 1 coulomb internacional=0,999835 coulomb absolutos 1 farad internacional=0,999505 farad absolutos 1 heury internacional=1,000495 henry absolutos kW=kilowatt=1000 watt=1,341 HP ;:Wh = kilowatthora = 1000 watthora = 3 600 000 jo u le= 860,5 kilocalorías = 341 !i Btu J'Wd=kilowattdía=24 kWh=24 000 watthora=864 x 105 joule kWa=kilowattaño=8760 kWh=31536 x 10' joule Watthora=3600 wattsegundo=3600 joule HP=caballo de vapor=746 watt=0,746 kW 1 joule=0,2387 calorías gramo (cal) 1 cal=4,183 joule 1 HPh= 1 caballo de vapor-hora=641,7 kilocalorías=2547 Btu 1 Btu= 1054 joule
9 Se ha sugerido que se diga volt absoluto para designar la nueva unidad y distinguirla de la antigua. Sin embargo, el National Bureau of Standards tomó la decisión de que era preferible prescindir del adjetivo «absoluto» y decir, simplemente, «volt». Se juzgó conveniente considerar una sola clase de volt a partir del instante de adopción de las nuevas unidades. Cuando el National Bureau of Standards emplee la palabra «volt», querrá significar, por tanto, «volt absoluto» .
UNIDADES ELÉCTRICAS Y LEYES DE FARADAY 21
Leyes de Faraday. En términos generales los conductores pueden dividirse en tres clases. La primera, constituida por los conductores metálicos o electrónicos, comprende los metales, aleaciones y algunas otras sustancias, tales como el carbón. La corriente pasa a través de ellos sin acompañamiento alguno de cantidad ponderable de materia. La segunda es la de los llamados conductores electrolíticos. Comprende, en general, las soluciones de ácidos, bases y sales, las sales fundidas, algunas sustancias sólidas y los gases calientes. En la conducción electrolítica, el movimiento de la corriente va acompañado siempre de un movimiento de materia. Cuando la corriente abandona el electrolito, no puede llevarse la materia consigo y la deja, por tanto, en libertad. Con ello se producen efectos químiccs que constituyen el carácter distintivo esencial entre la conducción metálica o electrónica y la electrolítica. En los conductores de la tercera clase, la corriente circula parcialmente por conducción metálica y en parte por conducción electrolítica. Un ejemplo de ellos lo constituye la forma fJ del sulfuro de plata y las soluciones de los metales alcalinos y alcalinotérreos en amoníaco líquido. Nuestra atención en el curso de la presente obra se concentrará especialmente en el estudio de los efectos químicos que resultan de la conducción electrolítica, y de los efectos eléctricos correspondientes, necesarios para su producción.
Si se sumergen dos láminas o dos alambres de platino en una solución diluida de ácido sulfúrico, y se conectan con los dos polos de una batería o con un manantial de corriente continua, se producirá una electrolisis. Podrá observarse que, en la lámina de platino conectada con el polo negativo de la batería, se desprende hidrógeno, en tanto que en la lámina conectada con el polo positivo del manantial de corriente se desprende oxígeno. Los gases mencionados sólo se desprenden en las láminas de platino, y no a lo largo del trayecto seguido por la corriente a través del electrolito. Las láminas reciben el nombre de electrodos, llamándose catodo al electrodo negativo y anodo al positivo. Si producimos la electrolisis en una solución de nitrato de plata, observaremos que se deposita plata er" el catado y se desprende oxígeno en el anodo. Cualquiera que sea la solución, ocurre que la acción química se produce tan sólo en los electrodos, puntos de entrada y salida de la corriente en el electrolito.
Las investigaciones de MicHAEL FARADAY (1791-1867) llevaron al descubrimiento de las relaciones cuantitativas entre la cantidad de electricidad que pasa a través de una solución y la cantidad de materia separada o precipitada en los electrodos. Estas relaciones quedan concretadas en dos leyes que reciben el nombre de dicho físico. La primera ley establece que los pesos de las sustancias desprendidas en los electrodos son directamente proporcionales a la cantidad de electricidad que atraviesa la solución. La segunda ley expresa la relación fundamental entre las cantidades de diferentes sustancias separadas en los electrodos por una misma cantidad de electricidad ; a saber: una misma cantidad de electricidad separa, en los electrodos, el mismo número de equivalentes químicos de las diferentes sustancias. En otras palabras, la cantidad de plata separada en el catodo por el paso de 20 coulomb de electricidad, a través de una solución salina de plata, es doble de la que se obtendría mediante el paso de una corriente de 10 coulomb. El paso de una misma cantidad de electricidad a través de soluciones salinas de plata, o de cobre, hierro, zinc, o de un ácido, separará cantidades de plata, cobre, hierro, zinc o hidrógeno que resultarán proporcionales a sus pesos equivalentes.
Para explicar estos fenómenos, supuso FARADAY que las moléculas neutras en disolución, de un electrolito, constaban de dos partes cargadas con signos contrarios, a las cuales denominó iones o «caminantes». Los que se desplazan hacia el catodo fueron llamados cationes y los que se dirigen al anodo aniones. Cuando circula la corriente, los iones positivos son atraídos hacia el catodo cargado negativamente, en donde se neutraliza su carga y quedan en libertad .. Del mismo modo, los aniones se desplazan hacia el anodo, en donde son neutralizados. Esta hipótesis de Faraday,
22 INGENIERÍA ELECTROQUÍMICA
puesta de acuerdo con los descubrimientos posteriores y la teoría de la disociación electrolítica, es aceptada hoy día universalmente.
El equivalente electroquímico de un elemento o grupo de elementos, es el número de gramos de dicha sustancia, depositados por el paso de una cantidad de electricidad de un coulomb, a través de un electrolito. Según las leyes de Faraday, los equivalentes electroquímicos son proporcionales a los equivalentes químicos.
Equivalentes electroquímicos. En la tabla 5 se hallan tabulados los equivalentes electroquímicos de los elementos. El empleo de la tabla se ha simplificado por cuanto no solamente se incluyen las valencias ordinarias de los elementos, sino que también se consignan las variaciones de valencia que se producen en las reacciones de oxidación-reducción. Por ejemplo, el hierro presenta valencia 2 ó 3 y en la reducción de hierro férrico a ferroso hay una variación de valencia de l. En la tabla 5 se hallan también consignados los cambios de valencia correspondientes a valencias que no son normales en el elemento, así como los cambios que no son normales de valencia, pues son muy útiles para los cálculos de operaciones electrolíticas. Los valores de los pesos atómicos son los aprobados como más precisos por la American Chemical Society y la Unión Internacional de Física y Química.
El fáraday. Un coulomb separa 0,00111800 gramos de plata de una solución salina de dicho metal. Si dividimos el equivalente-gramo de plata (su peso atómico partido por la valencia) por su propio equivalente electroquímico, se obtendrá:
107,88: 0,00111800= 96 494 coulomb
Esta cantidad de electricidad recibe el nombre de faraday, expresado por el símbolo (1). De acuerdo con la .segunda ley de la electrólisis, si pasa un faraday por un conductor electrolítico, se separará en cada electrodo un equivalente de alguna sustancia. Si pasa un faraday por una solución que contenga varios elect;rolitos, la suma de las cantidades de los diferentes productos, separados en cada electrodo, expresada en equivalentes, será la unidad. Al parecer, no hay excepciones a la segunda ley de Faraday; ésta es independiente de la concentración del electrolito, y se cumple a cualquier temperatura y para cualquier clase de disoluciones. Asimismo, tanto .se cumple en los conductores electrolíticos sólidos como en las sales fundidas. Como resultado de la enorme labor de investigación llevada a cabo para determinar el valor exacto del faraday, resulta ser, en la actualidad, de 96 500 coulomb o 26,8 ampere-hora.
El valor del faraday ha sido determinado mediante un procedimiento físico, utilizando un instrumento construido en el National Bureau of Standards y al que se da el nombre de omegatron. Esta medida es especialmente significativa debido a que este nuevo método es totalmente ·diferente de la determinación electroquímica corriente. En este procedimiento físico se obtiene el faraday de la ecuación de definición.
$=N<>
donde N es el número de A vogadro y e es la carga del electrón. Si tomamos, por el momento, una sustancia hipotética de peso atómico unidad M., podremos escribir $ = •!M., ya que M.= 1/N. Resulta, pues, que
M 6 6
1=---=W,-M. M M
donde efM es la carga específica de una sustancia de masa M y peso isotópico w •. Así, para obtener $, habrá que medir la carga específica de una sustancia de peso isotópico conoc{do con suficiente precisión. El valor del faraday hallado por este procedimíento 10 es $ = 9652,2 ± 0,3 uem/g (escala física)
10 H. EWALD, Z. Naturforsch, 6a, 293 (1951); C. W. Lr, W. WHALING, W . A. FowLER y C. C. LAURITSEN, Phys. Rev., 88, 513 (1951).
TABLA 5. EQUIVALENTES ELECTROQUÍMICOS DE LOS ELEMENTOS*
(1) (2) 1 (3) (4)
1
(5) (6) (7) (8) (9)
l•c; Slm- o ¡ 3 ..
mg/0 0/mg g/Ak Ak!g lb/1000 Ak/lb Elemenw bolo -~ o-3 A k
~~ ~~ ~~
Actinio A e 227 3 0,78411 1,27533 2,82280 0,35428 6,22320 160,689 n 2,35233 o,42511 8,46839 0,11809 18,66961 53,563
Aluminio Al 28,98 3 0,09319 10,73017 0,88557 2,97999 0,73980 1351,728 n 0,27958 3,57672 1,00672 0,99338 2,21939 450,574
Americio Am 243 6 0,41969 2,88272 1,51119 0,66173 3,88156 800,161 5 0,50868 1,98560 1,81843 0,55144 3,99787 250,188 4 0,62953 1,58848 2,26679 0,44115 4,99788 200,106 3 0,83988 1,19186 3,02239 0,38086 6,66811 150,078 n 2,51813 0,39712 9,06716 0,11029 19,98934 50,028
Antimonio Sb 121,76 5 0,25285 3,96272 0,90847 1,10075 2,00283 499,294 3 0,42059 2,87763 1,51411 0,66045 3,38805 299,576 2 0,63088 1,68509 2,27117 0,44030 5,00707 199,717 n 1,26176 0,79254 4,54284 0,22015 10,01415 99,858
Argón A 39,944 n 0,41393 2,41588 1,49014 0,67108 8,28519 304,396
Arsénico As 74,91 5 0,15254 6,44106 0,55891 1,78918 1,23219 811,560 S 0,25876 8,86464 0,93152 1,07851 2,05866 486,936 2 0,88813 2,57642 1,39729 0,71567 3,03049 824,624 n 0,77627 1,28821 2,79457 0,35784 6,16097 162,312
Astatinio At 210 7 0,81088 8,21667 1,11940 0,89338 2,46782 405,214 5 0,43528 2,29762 1,56716 0,68810 3,45495 289,442 8 0,72589 1,87857 2,61194 0,88286 5,75825 173,665 1 2,17617 0,45952 7,83582 0,12762 17,27474 57,888
Azufre . S 32,066 7 4,04747 21,06593 0,17093 5,85043 0,87683 2658,755 6 0,05588 18,05651 0,19942 5,01466 0,43964 2274,650 5 0,06646 15,04709 0,28930 4,17888 0,52628 1895,540 4 0,08307 12,03767 0,29912 8,84310 0,65944 1516,420 8 0,11076 9,02825 0,39888 2,50733 0,87925 1187,825 2 0,16615 6,01884 0,59825 1,67155 1,81889 758,215 1 0,38229 3,00942 1,19649 0,88578 2,68776 879,110
Bario Ba 137,36 2 0,71171 1,40507 2,56216 0,39030 5,64858 177,035 n 1,42342 0,70253 5,12431 0,19515 11,29717 88,518
Berilio Be 9,013 2 0,04670 21,41851 0,16815 5,94697 0,37071 2697,546 n. 0,09340 10,70676 0,88681 2,97848 0,74142 1848,771
Berquelio Bk 245 4 0,63472 1,57551 2,28545 0,43755 5,08846 198,473 3 0,84629 1,18168 3,04726 0,32816 6,71795 148,858 n 2,58886 0,39888 9,14179 0,10939 20,15886 49,619
Bismuw Bi 209,00 5 0,43316 2,30861 1,55988 0,64128 3,43784 290,880 3 0,72193 1,88517 2,59896 0,38477 5,72973 174,528 2 1,08290 0,92345 8,89845 0,25651 8,59460 116,352 n 2,16580 0,46172 7,79689 0,12826 17,18920 58,176
Boro. B 10,82 5 0,02242 44,59387 0 ,08078 12,38704 0,17798 5618,669 3 0,03737 26,75602 0,13455 7,43223 0,29662 3371,201 2 0,05606 17,83735 0,21082 4,9_5482 0,44495 2247,467 n 0,11212 8,91867 0,40365 2,47741 0,88989 1123,734
TABLA 5o EQUIVALENTES ELECTROQUÍMICOS DE LOS ELEMENTOS (Continuación)
(1) (2) 1 0(3)
(4) (5) (6) (7) (8) 1 (9)
~'¡; Sim- ., s~ lb/1000 Elemento o~ mg!C C/mg g/Ah Ah/g Ah/lb bolo ., ~ .,~ Ah
:'l:s ;:] ~l.<!
Bromo Br 79,916 7 0,11831 8,45263 0,42590 2,34795 0,93896 1065,013 6 0,13802 7,24511 0,49689 2,01252 1,09545 912,868 5 0,16563 6,03759 0,59626 1,67708 1 ,31454 760,724 4 0,20704 4,83007 0,74533 1,34169 1,64317 608,579 8 0,27605 3 ,62255 0,99377 1 ,00626 2,19090 456,434 2 0,41407 2,41504 1 ,49066 0,67084 3,28634 304,289 1 0,82815 1 ,20752 2,98132 0,33542 6,57269 152,145
Cadmio Cd 112,41 2 0,58244 1,71693 2,09677 0,47692 4,62258 21G,329 n 1 ,16487 0,85846 4,19353 0,23846 9,24516 108,16~
Calcio Ca 40,08 2 0,20767 4,81537 0,74761 1,33760 1,64819 606,726 n 0,41534 2,40768 1 ,49521 0,66880 3,29638 303,368
Califomio Cf 248 8 0,85665 1,16734 3,08458 0,82419 6,80021 147,053 n 2,56995 0,38911 9,25373 0,10806 20,40064 49,016
Carbono o e 12,011 4 0,03112 32,13721 0,11204 8,92515 0 ,24701 4048,448 2 0,06223 16,06860 0,22409 4,46258 0,49402 2024,2"..4 n 0,12447 8,03430 0,44817 2,23129 0 ,98803 1012,112
Cerio o Ce ¡140,13 4 0,36303 2,75459 1 ,30691 0 ,76516 2,8,8125 347,072
i 3 0,48404 2,06594 1,74255 0,57387 3,84166 1 ~60,304
1
1 1,45212 0,68865 5,22765 0,19129 11,52499 86,768
Cesio o Cs 1132,91 1 1,37731 0,72606 4,95830 0,20168 10,93118 ' tl1,481
Cloro o Cl 35,457 7 0,052489 19,05124 0,18896 5,29201 0,41659 1 2400,417 6 0,061238 16,32964 0,22046 4,53601 0 ,48603 2057,500
1 5 0,073486 13,60803 0,26455 3,78001 0 ,58323 1 1714,583 4 0,091858 10,88642 0,33069 3,02401 0,72904 11373,667 ! 3 o;12248 8,16482 0,44092 2,26801 0,97205 1028,750
1 2 o;18s12 5,44321 0 ,66137 1,51200 1,45808 685,833 1 1 o;36748 2,72161 1,32275 0,75600 2,91616 342,917
Cobalto Co 1 58,94 3 0,20359 4,91177 0,73287 1,36450 1 ,61570 618,925
1 2 g;80589 3,27452 1,09931 0,90966 2,42356 412,617
1 1 ,61078 1,63726 2,19861 0,45483 4,84711 206,808
Cobre Cu 1
68,54 2 g;82922 3,03746 1,18545 0,84356 2,61342 382,839
1 1 ,65845 1,51873 2,37090 0,42178 5,22685 191,319
Colnmbio Cb 92,91 5 0,19256 5,19320 0,69321 1,44255 1,52828 654,332 4 0,24070 4,15456 0,86652 1,15404 1 ,91035 523,466 3 0,32093 8,11592 1 ,14702 0,86553 2,54713 392,599 2 ~;48140 2,07728 1,73304 0,57702 3 ,82069 261,733 1 ,96280 1,03864 3,46607 0,28851 7,64138 130,886
Cromo Cr 52,01 6 0,08983 10,18247 0,82338 8,09235 0,71293 1402,668 4 0,18474 7,42165 0,48507 2,06157 1,06939 935,112 3 0,17965 5,56624 0,64676 1,54618 1,42585 701,334 2 0,26948 3,71082 0,97013 1,03078 2,13878 467,556 1 0,58896 1,85541 1,94027 0,51539 4,27756 233,778
Curio o Cm 245 3 ~:84629 1,18163 3,04726 0,32816 ~:71795 148,853
1 n ,53886 0,39388 9,14179 0,10939 ,15386 49,618
TABLA 5o EQUIVALENTES ELECTROQUÍMICOS DE LOS ELEMENTOS (Continuación)
(1) (2) ~3~1 (4) (5) (6) (7) (8) (9)
~-"" Slm- o ., .. lb/1000 Elemento bolo o~ Q~ mg/0 0/mg g/Ah Ah/g Ah Ah/lb
g~ e:~ ~j
Deuteriot D 2,01471 1 0,02087 47,89771 0,07516 13,30492 0,16570 6035,011
Disprosio Dy 162,51 3 0,56135 1,78143 2,02127 0,49474 4,45606 224,414 n 1,68404 0,59381 6,06381 0,16491 13,36819 74,803
Erbio Er 167,27 3 0,57779 1,73073 2,08047 0,48066 4,58657 218,027 n 1,73337 0,57691 6,24142 0,16022 13,75974 72,676
Escandia Se 44,96 3 0,15530 6,43906 0,55920 1,78826 1,23280 811,155 n 0,46591 2,14635 1,67761 0,59609 3,69843 270,386
Estaño . Sn 118,70 4 0,30751 3,25190 1,10705 0,90330 2,44062 409,732 2 0,61503 1,62595 2,21409 0,45165 4,88124 204,866 n 1,23005 0,81297 4,42819 0,22583 9,76248 102,433
Estroncio Sr 87,63 2 0,45404 2,20244 1,63455 0,61179 3,60356 277,503 n 0,90808 1,10122 3,26910 0,30589 7,20713 138,752
Europio E u 152,0 3 0 ,52504 1,90461 1,89016 0,52906 4,16708 241,911 n 1,57513 0,63487 5,67047 0,17635 12,40124 80,637
Flúor F 19,00 1 0,19689 5,07895 0,70881 1,41082. 1,56265 639,937
Fósforo p 30,975 5 0,06420 15,57708 0,23116 4,32610 0,50961 1962,319 3 0,10699 9034625 0,38526 2,59584 0,84934 1177,382 2 0,16047 6,23083 0,57789 1 ,73043 1,27401 784,923 n 0,32098 3,11542 1,15578 0,86521 2,54802 392o459
Frsncio o Fr 223 1 2,31088 0,43274 8,32090 0,12018 18,34412 54,514
Gsdolinio Gd 157,26 3 0,54321 1,84090 1,95597 0,51126 4,31210 231,908 n 1,62964 0,61363 5,86791 0,17042 12,93631 77,303
Galio o Gs 69,72 3 0,24083 4,15232 0,86698 1,15842 1,91137 523,184 2 0,86124 2,76822 1,30048 0,76895 2,86706 348,789 1 0,72249 1,88411 2,60095 0,38447 5,78412 174,895
Germanio Ge 72;60 4 0,18808 5,31680 0,67710 1,47689 1,49275 669,906 2 0,87617 2,65840 ,35420 0,73845 2,98549 334,953 n 0,75233 1,32920 2,70839 0,36922 5,97099 167,476
Glucinio, véaso Berilio o
Hafnio m 178,50 4 0,46244 2,16246 1,66511 0,60056 3,67088 272,414 n 1,84974 0,54062 6,66045 0,15014 14,68858 68,104
Helio He 4,003 n 0,04148 24,10692 0,14933 6,69637 0,32923 3037,421
Hidrógeno H 1,0080 1 0,01045 95,73413 0,03761 26,58730 0,08292 2059,999
Hierro Fe 55,85 3 0,19292 5,18353 0,69465 1,43957 1,53142 652,989 2 0,28938 3,45568 1,04198 0 ,95971 2,29718 435,324 1 0,57876 1,72784 2,08395 0,47986 4,59425 217,664
Holmio Ho 164,94 3 0,56974 1,75518 2 ,05149 0,48745 4,52269 221,107 11 1,70922 0,58506 6,15448 0,16248 13,56807 73,701
TABLA 5. EQUIVALENTES ELECTROQUÍMICOS DE LOS ELEMENTOS (Continuación)
(1) (2) (3) (4) (5) ¡ (6) (7) (8) (9)
~- i Slm-
.... lb/1000 o ., .. Elemento bolo ·ll o.:¡ mg/C C/mg g/Ah Ah/g Ah Ah/lb O¡;!
~:S ~:S Q,.,
Indio . 1
In 114,82 3 0,39316 2,52134 1,42811 0,70023 3,14839 317,624 n 1,18984 0,84045 4,28433 0,23341 9,44517 105,875
Iodo I 126,91 7 0,18788 5,32267 0,67649 1,47821 1,49188 670,516 6 0,21919 4,562291 o. 78924 1,26704 1,73995 574,729 5 0,26303 3,80191 0,94709 1,05665 2,08794 479,296 4 0,32878 3,04153 1,18886 0,84469 2,60992 388,151 3 0,43838 2,28114 1,57848 0,63352 3,47989 287,365 2 0,65756 1,52076 1 2,36772 0,42235 . 5,21984 191,578 1 1,31513 0,76038 4,73545 0,21117 10,43970 95,787
Iridio. Ir 192,2 4 0,49793 2,00832 1,79291 0,55775 3,95262 252,995 3 0,66390 1,50624 2,89055 0,41831 5,27017 189,745 1 1,99171 0,50208 7,17164 0,13944 15,81049 63,250
Kripton . Kr 83,80 n 0,86839 1,15155 3,12687 0,31981 6,89345 145,066
Lantano La 188,92 3 0,47986 2,08393 1,72750 0,57887 3,80849 262,571 n 1,43959 0,69464 5,18251 0,19296 11,42547 87,524
Litio . Li 6,940 1 0,07192 13,90490 0,25890 3,86247 0,57078 1751,988
Lutecio Lu 174,99 S 0,60446 1,65488 2,17649 0,45945 4 ,79826 208,407 n 1,81337 0,55146 6,52948 0,15315 14,39480 69,469
Magnesio Mg 24,32 2 0,12601 7,93586 0,45364 2,20440 1,00010 999,901 n 0,25202 3,96793 0,90727 1,10220 2,00020 499,951
Manganeso . ~ Mn 54,94 7 0,08183 12,29528 0,29286 8,41463 0,64563 1548,876 6 0,09489 10,53877 0,84167 2,92683 0,75324 1327,610 5 0,11387 8,78231 0,41000 2,43902 0,90388 1106,839 4 0,14233 7,02585 0 ,51250 1,95122 1 ,12985 885,078 3 0,18978 5,26938 0,68333 1,46841 1,50646 663,808 2 0,28466 3,51292 1,02500 0,97561 2,25970 442,587 1 0,56938 1,75646 2,05000 0,48780 4,51940 221,266
Mercurio Hg 200,61 2 1,08943 0,96207 8,74195 0,00724 8 ,24958 121,218 1 2,07886 0,48103 7,48390 0,18862 16,49917 60,609
Molibdeno M o 95,95 6 0,16572 6,03439 0,59658 1,67622 1,31523 760,321 5 0,19886 5,02866 0,71590 1,39685 1,57828 638,601 4 0,24858 4,02293 0,89487 1,11748 1,97285 506,881 8 0,33148 3,01720 1,19816 0,83811 2,63047 380,160 2 0,49715 2,01146 1,78974 0 ,55874 3,94570 258,440 1 0,99430 1,00578 8,57948 0,27937 7,89141 126,720
Neodimio Nd 144,27 8 0,49834 2,00665 1,79408 0,55740 3,95516 252,834 n 1,49508 0,66888 5,38209 0,18580 11,86548 84,278
Neon • N e 20,183 n 0,20915 4,78125 0,75294 1,82818 1,65995 602,428
Neptunio Np 237 6 0,40988 2,44304 1,47888 0,67848 8,24929 307,759 5 0,49119 2,03587 1,76866 0,56540 3,89916 256,465 4 0,61899 1,62869 2,21082 0,45232 4,87394 205,172 n 2,45596 0,40717 8,84828 0,11308 19,49577 51,293
