Diagrama de Pourbaix para el Cobre Kevin Cogollo Alvarado Carlos Serna Gonzalez
Reacciones electroquímicas electroquímicas con H +
− 3+ − ←→ + 2 − 4++ −− ←→→ + 2 2+ 2− ←→ 2 22 2 ←2 → −− 4+ 2−−→←2+ 2− 2 ← 2 → 2 6+ 2− ← 3
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
Reacciones electroquímicas electroquímicas sin H+
+ − ←→ + → + 2− ← ←
(8) (9)
Reacciones químicas con H+ (dependen del pH y no hay transferencia de electrones)
+ 2 ←→ − 3+ → − + + − ← → + ←2 ←→ − 2+
(10) (11) (12) (13)
+ 4+−→4− ←→ 2 2 2 ←
(14) 14) (15)
Reacciones del agua
A continuación se procede a calcular el potencial dependiendo de la reacción. Para la reacción del agua.
=° +
=° + Considerando presiones a 1 atm de oxígeno e hidrogeno para las reacciones (14) y (15) y potenciales estándar se tiene lo siguiente operando un poco
=1.2280.0591 (14) =0.000.0591(14) Para las reacciones electroquímicas con H+ en forma general se t iene lo siguiente
→ + − ← Y a partir de esto y de la ecuación de Nernst se tiene lo siguiente
=° + Con
°= ∆° 2.303 2. 3 03 =° [] 2. 3 03 =° [ ]
Para las reacciones electroquímicas sin H+
Para las reacciones químicas con H+ viene dado por (dependen del pH)
= + ] [ =
Reacciones químicas sin H+, este tipo de reacciones no se tiene que representar en el diagrama, pero si considerarla para calcular las condiciones de equilibrio de los otros tres tipos de reacciones [1].
= A continuación con ayuda de Excel se grafican las ecuaciones previamente planteadas a condiciones estándar
Para las reacciones de 1-9 Reacciones electroquímicas con y sin H+ Diagrama para reacciones electroquímicas con y sin H+ 3,00 2,00 1,00 1 0,00 0
2
4
6
8
10
12
) e h s -2,00 V ( E
2
4 5 6
-3,00
7
-4,00
8
-5,00
9
-6,00
16
3
-1,00
-7,00
14
pH
Para las del agua se tiene lo siguiente con reacciones (14)-(15)
Reacciones del agua 1,5
1 ) e h s V ( E
0,5 14
0 0
5
10
15
15
-0,5
-1
pH
Para las reacciones 10-13, Reacciones químicas con H+ Diagrama para reacción química con H+
6 4 2 ) e h s V ( E
13
0 -2
0,00
5,00
10,00
15,00
10
-4
11
-6
12
-8 -10
pH
En el anterior caso se varían las concentraciones para poder graficar las líneas horizontales, pero siempre a condiciones estándares de temperatura y presión. Con lo anterior se puede armar y combinar con el diagrama de Pourbaix para el cobre con las 13 reacciones que involucran 8 especies de y las reacciones del agua, es importante hacer un cambio de escala de las gráficas para una mejor apreciación del diagrama y retirando las reacciones metaestables.
6,00
Diagrama para reacciones electroquímicas con y sin H+
4,00
CuO 2,00
Corrosión
Cu+2 8
0,00 0
) e -2,00 h s V ( -4,00 E
2
4
Cu+
6
8
Cu2O
10
HCuO2-
Cu
12
2− 14
Corrosión alcalina
16
10 11 12 13 14 15 1
-6,00
4
-8,00
-10,00
pH -12,00
REFERENCIA 1.
JOSÉ, M. PORTERO, M. Construcción de los diagramas de Pourbaix para los sistemas metal-agua. Depto de Ingeniería química y nuclear. Centro Escuela técnica superior de ingenieros industriales. Universidad Politecnica de Valencia.
