Nombre: Tania Loaiza Uribe DIAGRAMA DE PORUBAIX SISTEMA: Au- H 2 O El oro es un metal muy noble, es decir, difícilmente oxidable porque su dominio de estabilidad recubre todo el dominio de estabilidad del agua. En la naturaleza, el oro se encuentra sobre todo al estado nativo, diseminado en rocas cuarcíferas, en vetas auríferas y en los depósitos aluvionales o placeres, provenientes de la degradación de esta es tass roca rocas. s. El oro oro se encu encuen entr tra a as asoc ocia iado do prin princi cipa palm lmen ente te a los los minerales de plata y cobre. El oro se encuentra a menudo también asociado a minerales de erro, plomo, zinc y sulfo arseniuros más compleos.
1. on! on!i"i i"ion one# e#
• •
•
!" #$%& '(u)" *+- ' H 2 O ) " *.++ /o#" *atm " /0#
$. Ener%&a# 'ibre# !e Gibb# !e !e (orma"i)n (orma"i)n e#*+n!ar e#*+n!ar 1e establece una lista de todas las especies que se van a considerar en el sistema oroagua, en la tabla * se muestra los valores de las energías libres de gibbs de formación estándar a #$%&, de todas las especies. En la tabla también se indica el n2mero de oxidación de las especies del oro 3es decir la carga aparente con la que el elemento oro está funcionando en esa especie4. 0 !abla !abla *. Energías libre libre de 5ibbs de formación formación estándar ∆ Gf a #$%& para el sistema oroagua. '*)
ESPEIES 3 +¿
Au
¿
NUMERO DE OXIDAI,N 67
ESTADO
∆ Gf
E
ac
-77
*,$+8
ac
9:,;
*,-;
s
+
*,9:8
ac
#<,9
0
0
AuO 2 Au ( OH )3
+
Au 2 −¿
¿
HAuO3
+¿¿
ac
+
H 2
g
+
O2
g
+
H 2 O
l
#7<,*<;
−¿¿
ac
*$<,#:7
H
OH
*,#78
(c" acuoso= s" solido= g" gaseoso= l"liquido
En e' #i#*ema oro-a%ua #e ue!en "on#i!erar e#e"ie# !e' oro: •
•
7 especies solidas Au ( OH )3 , Au , AuO 2 3 +¿ * especie acuosa Au¿
( continuación se estima el n2mero de reacciones involucradas para el n2mero de especies que se tienen en cuenta> n> ? de especies=
@umero de reacciones" n3n*4A#
n" - y @e" 9 +¿( aq )+ e ¿ Au= Au
Ba tendencia para esta reacción se da por la ecuación de @erst o reducción de potencial que se muestra a continuación> +¿ ⌉
⌈ Au [ Au ] RT 0 log E= E −2,303 ¿ F 0 Conde E =¿ *,<8 = E" *,< 6+,+$: log
+¿ ⌉
⌈ Au
¿
Ba energia libre para una reaccion puede ser calculada de valores tabulados apartir de la energia libre de formacion, para todas las reacciones de las especies. 3 +¿+ 3 e → A u ¿ Au
(1)
3 +¿ ¿ Au 0 0 0 ∆ G = ∆ G f ( Au )− ∆ G f ¿ 0
∆ G =− 433 KJ mol Au
3 +¿
−1
/ Au=1,50 V E¿
E" *,$+ 6+,+*:< log
3 +¿ ⌉ ¿ ⌈ Au
El gran valor positivo de potencial de oxidacion, indica que
3 +¿
Au
¿
es
termodinámicamente inestable, y debe reducirse facilmente a (u. −1 con un valor de Energía Bibre de gibss el agua de #7< D mol . +¿+ 4 e → 2 H 2 O ¿ O2 + 4 H
3#4
&on el aumento de p0 del electrolito, el ion forma de óxido Fidratado áurico, 3 +¿+¿
Au
¿
7
H 2 O
"
3 +¿
Au
¿
se precipitan en
Au ( OH )3
Au ( OH )3
6 7
H 2 O +¿
+¿¿
+¿+ 3 e ¿
H
374
E=1,46 − 0,059 pH
Au ( OH )3 → AuO 2 +¿
H
6E
E= 2,63−0,059 pH
&uando 374 Fa alcanzado el equilibrio,
∆ G= 0
, entonces>
+¿¿
H
¿
3 +¿
Au
4 , a partir del cual se puede demostrar que
¿
3 +¿
Au
¿
¿ ∆ G =− RTln ¿ 0
de actividad unitaria está en equilibrio con Au ( OH )3 a un valor de p0 de +,7. Ba reduccion de Au ( OH )3 a (u Au ( OH )3
+¿ 6 7 H ¿ 67e" (u 6 7 H 2 O
3-4
se puede demostrar que tiene un potencial de reducción estándar de *,-; v, y por lo tanto el potencial de reducción en cualquier valor de pF será expresada por la ecuación 3$4 " E" *,-; +,+$:p0 3$4 Ba reduccion de
3 +¿
Au
¿
a (u 3*4 , la precipitacion de
3 +¿
Au
¿
a
Au ( OH )3
374, y la reduccion de a Au ( oH )3 a (u 3-4, son eemplos de tres clases distintas de reacciones>
1/ Cepende del potencial, pero es independiente del p0lineas Forizontales en el diagrama de pourbaix $/ Gndependiente del potencial pero dependiente del p0 H lineas verticales 0/ Cepende del potencial y depende del p0 lineas oblicuas Rea""ione# en e' #i#*ema *. Ieacciones
electroquímica
dependen de E y del /F
con
+¿¿
H
,
son
reacciones
que
+¿¿
#. Ieacciones electroquímica sin H , dependen de E y no del p0 +¿¿ 7. Ieacciones electroquímica con H , dependen del p0 y no de E +¿¿
-. Ieacciones electroquímica sin H , no dependen de E, ni del p0 Bas reacciones anteriores deben clasicarse en> *. Ieacciones Fomogéneas con todas las especies solubles #. Ieacciones Feterogéneas, donde intervienen dos sustancias solidas
7. Ieacciones Feterogéneas donde interviene una sustancia solida &omo puedes observar en la gura *, líneas con distinto trazado> continuo y discontinuo. Bas '&nea# "on*inua# representan reacciones Feterogéneas bien entre dos especies sólidas o bien entre una especie sólida y una especie soluble con distintos valores de actividad. Bas '&nea# !i#"on*inua# na# representan un equilibrio entre dos especies solubles 3reacciones Fomogéneas4.'#) /o Jltimo, las reacciones de descomposición del agua con desprendimiento de oxígeno y de Fidrógeno, las cuales debes de representar mediante '&nea# !i#"on*inua# %rue#a# y seKalarlas como LaM y LbM, respectivamente.'#)
Rea""ione# !e' a%ua (demás de las reacciones del sistema metalagua en estudio, Fay que considerar las rea""ione# !e' a%ua. El agua puede descomponerse en oxígeno y en Fidrógeno, de acuerdo con las reacciones mostradas en las ecuaciones 394 y 3<4 las dos líneas discontinuas se reeren a la reducción del agua> 2 H 2 O
−¿ 6#e " H 2 6 # OH ¿ 2 E " +,++*< +,+$:*p0
394
y la reduccion de oxigeno> +¿+ 4 e =2 H 2 O ¿ = E" *,#7 H +,+$:*p0 O2+ 4 H
3<4
Bas ecuaciones de @ernst para el cálculo de E vienen dadas por las ecuaciones 3;4 y 3:4> +¿
¿4
H PO ¿
3;4
2
¿
0
Ea = Ea +
0,0591 log ¿ 4
+¿ H / P H ¿ ¿ 0 0,0591 log ¿ Eb = Eb + ¿2
2
2
3:4
&onsiderando presiones de * atm de oxígeno 3
PO
2
4 e Fidrógeno 3 0
P H
0
4 y teniendo en cuenta los potenciales estándar 3 Ea y Eb 4 correspondientes a las reacciones mostradas en las ecuaciones ; y :, respectivamente, las condiciones de equilibrio se reducen a las ecuaciones *+ y **> 2
Ea =1,228 −0,0591 pH
3*+4
Eb =0,00 −0,0591 pH
3**4
El dominio de estabilidad extremadamente grande de oro metálico, que se extiende por encima de la linea O2− H 2 O indica que el oro es estable con respecto a la oxidación de por el oxígeno de todos los valores de p0, incluidas las de la ácidos minerales Falógeno, sulf2rico, nítrico y fosfórico, y álcalis cáusticos. En presencia de agentes compleantes fuertes, que puede estabilizar el oro en cualquiera de los estados de oxidacion 6 * 6 7 el diagrama de p0 vs potencial puede verse afectada de manera signicativa.'*)
Rere#en*a"ion !e' !ia%rama !e Pourbai3 Nna vez calculadas las condiciones de equilibrio para las distintas reacciones, el siguiente paso es realizar la rere#en*a"i)n !e' !ia%rama !e Pourbai3. /ara ello se representan en un diagrama potencialp0 las distintas líneas 3oblicuas, Forizontales o verticales4 correspondientes a los equilibrios comentados anteriormente. &on ello podemos construir un diagrama de /ourbaix como el mostrado en la Oigura * para el sistema oroagua a #$ %&. /ara la construcción de dicFo diagrama se Fan tenido en cuenta nalmente las reacciones mostradas en la !abla *. '#)
Oigura*. Ciagrama de /ourbaix del sistema oroagua a #$%&'*)
Oigura #. Ciagrama de pouraix a #$%&, &oncentracion de especies acuosas de * a *+9m. la inmunidad del oro se extiente en la region acida debao de la condicion de saturacion del oxigenolinea b. '7)
RE4ERENIAS '*)
. . @icol, &. a Oleming, and I. B. /aul, L!Fe &Femistry of tFe Extraction of 5old,M Extr. Metall. gold, pp. ;7*H:+$, *::#.
'#)
. . /ortero, L&onstrucción de los diagramas de /ourbaix para los sistemas metalagua,M #+**.
'7)
P. !. !Fompson, . 0. Qaye, &. P. Rale, and a. C. /elton, L/ourbaix Ciagrams for ultielement 1ystems,M Uhlig’s Corros. Handb. Third Ed., pp. *+7H*+:, #+**.