INTRODUCCIÓN

7/18/2019 INTRODUCCIÓN

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FACULTAD DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y DE MATERIALES

INTRODUCCIÓN

Una vez más en el avance de la carrera profesional tenemos el placer de haber estudiado

y aprendido proresivamente los !procesos metal"ricos de la #etaluria $eneral%

Conviene saber a estas alturas definir ya con más precisi&n lo 'ue es metaluria

#etaluria( antes era un arte% )r*cola +silo ,-. en su obra Res Metallica nos dice 'ue

los procesos metal"ricos eran mal conocidos y sus e/plotaci&n era “fundamentalmente

perjudicial en todas sus industrias y sazones” lo 'ue sinifica 'ue sensiblemente la

metaluria no traspasaba la valla de arte cuyos 0/itos de sus operaciones eran producto

de la intuici&n más 'ue de un control cient*fico%

1a metaluria 2/tractiva se divide en 34 partes( se"n O5eda y #ontero 6

• $eo metaluria• #ineraluria +Concentraci&n de #inerales.• #etaluria del Calor +7irometaluria.• #etaluria de las soluciones li'uidas +8idrometaluria.• #etaluria del refinamiento +2lectrometaluria.• #etaluria e/tractiva mi/ta +procesos hidro9electrometaluricos.

De los procesos descritos( sin duda la 'ue esta en boa en el 7er" es la #ineraluria( ya'ue e/iste una e/tensa biblioraf*a documentada al respecto 'ue pivotan desde libros

clásicos como :utulov hasta los modernos -illachica ( #anzaneda( etc% 2sta fuera del

escape de nuestro estudio estos procesos%

1os temas a desarrollar como introducci&n son los siuientes6

• ;u*mica de las soluciones• Teor*a Clásica de la disociaci&n de electrolitos• Teor*a de )rrhenius• Reacciones 2lectro'u*micas• Termodinámica de la solubilidad• Termodinámica de las soluciones• 2ner*a 1ibre y )ctividad• 2cuaci&n de Nerst• Diarama 2h9p8 con aplicaciones informáticas

1




2stos t&picos e/puestos de manera somera tal vez por lo e/tenso del tema son

introducci&n a la ciencia hidrometaluria%

2speramos 'ue los aportes ofrecidos sean valiosos e ilustrativos%

2




3

INTRODUCCIÓN ALA




TEMA Nº 1: QUÍMICA DE SOLUCIONES

<%< Introducción.- )luna vez se han preuntado por'ue el aua al mezclarse con el

az"car se forma un l*'uido de color meloso y en caso de la sal( un color n*veo=%2sta preunta sure sobre todo por'ue conocemos las fases de los compuestos

mencionados ( el az"car como sacarosa +C>8<?O<<. y la sal como cloruro de sodio

+NaCl.( pero la naturaleza intima de los mismos nos intrian de cierta manera% ) primera vista podemos concluir 'ue los cubos de az"car y de sal se vuelven más

pe'ue@os y 'ue están en suspensi&n y por lo tanto los colores n*veos y azucarados

de los l*'uidos se debe a esa causa% :in embaro e/perimentos en condiciones mas

controladas desecharon dicha hip&tesisA entonces B'u0 es lo 'ue ocurre=2s evidente 'ue el az"car al disolverse en el aua tiene ese color caracter*stico

azucarado y lo mismo puede decirse de la sal%2l problema siui& sin soluci&n hasta 'ue ante los !proresos de la ;u*mica en el

:ilo de las 1uces +silo ,-II. un 'u*mico llamado 8enry Cavendish( al estudiar las

propiedades 'u*micas del aua%( racias al avance de la teor*a molecular se pudo

lorar avances sinificativos en la 'u*mica de las soluciones% 7or e5emplo se

descubri& 'ue el cloruro de hidroeno aseoso +8Cl. se pod*a disolver en aua as*9

mismo se descubri& 'ue el ácido sulf"rico +8?:O. es una soluci&n importante en

diversos procesos 'u*micos% 7ero las teor*as 'ue pretend*an e/plicar ( basados en los

traba5os de $ay 1usacc incluso de Neton eran incompletos y se tuvo 'ue esperar lateor*a Dalt&nica del Etomo para avanzar la teor*a de la 'u*mica de solucionesDalton +<F3?9<FGH. al desarrollar la teor*a at&mica y e/tender a la teor*a molecular(

además intuyendo de los traba5os de -olta en electricidad suiri& ala comunidad

cient*fica un ordenamiento de las soluciones% 2n efecto fue el f*sico araday 'uien

suiri& los t0rminos electrolitos( electrodos( cati&n( ani&n y por "ltimo el tan conocido

t0rmino ion 'ue paulatinamente fue introducido en la literatura 'u*mica y 'ue sin ellos

es muy dif*cil e/plicar los fen&menos fisico'u*micos de las soluciones%2l silo ,I, representa un triunfo sinificativo en la teor*a de las soluciones y con el

descubrimiento de fisico'u*mica se efectuaron estudios termodinámicos y seintrodu5eron nuevos t0rminos de ener*a libre ( potencial de solubilidad( actividad

e'uilibrio 'u*mico( etc% 2stos estudios se deben sobre todo a Ostald( )rrehnius(

-anttJ off( $ibbs( entre otros%

<%? Teorí de ! "uí#ic de $o!ucione$.- :abemos 'ue al disolverse la sal K'ue en

adelante lo llamaremos soluto9( por e5emplo( en el aua K 'ue en adelante lo

4




llamaremos disoluto9se forma un l*'uido9 'ue en adelante lo llamaremos soluci&n9 de

color n*veo( como lo hab*amos e/plicado en l*neas arriba( pero en esta ocasi&n

e/plicaremos 'ue es lo 'ue pasa realmente% Debemos anticipar 'ue esto solo es una

sucinta e/plicaci&n de lo 'ue en la Teor*a de )rrehnius se detallara mucho más en

l*neas más adelante% 1o 'ue ocurre al disolverse la sal en el aua la mol0cula del

cloruro de sodio se disocia electrol*ticamente%

NaCl NaL LCl9

2s decir 'ue el átomo de sodio se transforma en un átomo el0ctricamente carado es

decir en un ion de sodio( lo mismo puede decirse del cloro% 2n t0rminos de enlace

+puesto 'ue el enlace es i&nico. los lazos de enlace entre los dos átomos se hace

más d0bil y el aua propicia la formaci&n de otros elementos 'u*micos si es 'ue lo

hubiera en el aua%

Disoluto :oluto +2lectrolito.

Fig. Nª 01 Esquem !e u" s#$u%i&"

)l medio l*'uido en el cual se produce la disociaci&n electrol*tica del soluto se llama

electrolito% 2l electrolito universal es el aua% :in embaro e/isten otros electrolitos

'ue de acuerdo a su naturaleza 'u*mica pueden clasificarse como electrolitos fuertes

y d0biles%2ntre los electrolitos fuertes tenemos el 8Cl( 8?:O( 8NO4( etc%2ntre los electrolitos d0biles tenemos el 8?:( C849COO8( el az"car( etc%

<%4 So!u%i!idd.- 2s termino 'u*mico 'ue se aplica para ciertos compuestos yMo

elementos 'ue son solubles en el disoluto o electrolito% )s* por e5emplo la sal sedisuelve con facilidad en el aua( pero el )u nativo no ( ni si'uiera se forman

corrosiones h"medas( pero en cambio el )u se disuelve con facilidad en sales

cloruradas%

'




1aboratorio #etal"rico en la 7UC7

& TEMA Nº &: TEO'ÍA CL(SICA DE LA DISOCIACI)N DE ELECT'OLITOS

?%< De*inición.- 8emos definido lo 'ue son electrolitos( aora podemos estudiar con masdetalles lo 'ue es una disociaci&n electrol*tica de soluciones% 7or razones didácticas

comenzaremos con el aua%?%? +ro,iedde$ i$ico"uí#ic$ de! Au /0&O

• Densidad 6 < M cm4• Calor espec*fico6 < M C• 2ntalpia de solubilidad6 <4P Mmol

(




• Temperatura de fusi&n6 3CQ ?G4%<P • Tipo de enlace6 covalente polar

)luna vez aluien se ha preuntado por'ue el aua por mas cambios de fase deenfriamiento o de calentamiento mantiene la misma estructura molecular= 2sto se debe a

'ue el enlace del hidr&eno con el o/*eno es de puente de hidroeno%

7uente de 8idroeno

Fig. Nª 02 E"$%e !e$ gu7ero )rrehnius( Davy y 8umphrey( al estudiar las disociaciones y basados en los traba5os

de araday propusieron 'ue el aua al actuar como un electrolito sus átomos se pueden

disociar en iones 'ue propician las soluciones de otros iones 'ue están presentes como

solutos% 2n efecto el aua al disociarse como medio disoluto se forman iones de

hidroeno y los iones o/hidrilo6

8?O 84OL L O89

2l ion 84OL se denomina ion hidronio y el ion O89 se denomina ion hidr&/ido% 7ero para

fines de cálculo el ion hidronio es poco práctico y la disociaci&n más utilizada es la 'ue se

detalla6

8?O 8L L O89

)

O

HH




2sto es muy importante( por'ue como se verá más adelante en la Teor*a de )rrehnius nos

ayudara a comprender el nivel basicidad y acidez de las soluciones%

?%4 So!u%i!idd de otro$ e!ectro!ito$.- Como el aua los demás electrolitos se disocian

en iones 'ue se detallan a continuaci&n6

E! 2cido C!or3ídrico

8Cl +ac. 8L L Cl9

E! 2cido Nítrico

8NO4 +ac. 8L L NO4 9

E! 2cido Su!*4rico

8?:O +ac. ?8L L :O 9

E! 2cido o$*órico

847O +ac. 48L L 7O 9

Ion 5i*o$*to

8?7O 9 +ac. ?8L L 7O 9

?%? Mi$ce!2ne.- 2s necesario recalcar 'ue las soluciones pueden ser concentradas o

diluidas( esto depende directamente de la cantidad en peso del soluto 'ue se disuelve en

cada volumen de disolvente( mientras mayor cantidad de soluto se inresa mayor es laconcentraci&n( en cambio caso contrario es para diluci&n%

1a concentraci&n se cuantifica mediante unidades derivadas dela cantidad molar( as*

tenemos pues6

• #olaridad6 Relaci&n de molaridad del soluto y el volumen del disolvente

*




• Normalidad6 Relaci&n del e'uivalente ramo del soluto y el volumen del

disolvente%

2n la imaen se Observa buretas y soluciones de sulfato de cobre cuya aplicaci&n en

soluciones es amplia en la metaluria

6. TEMA Nº 76: TEO'ÍA DE A''E0NIUS

4%< De*inición.- :vante )rrehnius 'u*mico sueco( en <FF3 determino 'ue en un electrolito

puede comportarse como un compuesto de fase li'uida comple5a de carácter 'u*mico y

el0ctricoS y formulo la siuiente teor*a6

• 2l aua electrolito universal y soluble de la mayor*a de compuestos se disocia

electrol*ticamente en iones 8L y O89 ( pero 'ue para cuantificar y efectos de

calculo 'ue puedan predecir resultados satisfactorios propuso 'ue los iones puedee/presarse como concentraci&n electrol*tica%

• Debemos recordar 'ue el aua cuando se comporta como una soluci&n es

'u*micamente neutra( al contrario al disolverse en un soluto se forman

concentraciones de iones de o/hidrilos y de los iones hidroeno%

8?O 8L L O89

+




• Una manera de e/presar la concentraci&n de los iones se denota de la siuiente

manera6

8?O 8L L O89

• Donde 8L es la concentraci&n molar de hidroeno y O89 del hidr&/ido%

)rrehnius despu0s de numerosas e/perimentaciones( concluyo 'ue la má/ima

solubilidad del aua en condiciones normales es de <39< moles de mol0culas de

aua por cada litro de aua% Debido a 'ue el aua es un disolvente universal las

concentraciones de iones de hidroeno y de o/hidrilo es decir 'ue las má/imas

solubilidades son iuales es decir G en cada uno pero 'ue( por la teor*a de

e'uilibrio 'u*mico si una concentraci&n aumenta el otro disminuye% 2s decir 'ue si

el ion 8L tiene una concentraci&n de <39H moles por litro ( el ion O89 tiene en

realidad <39P moles por litro% 7ero como son concentraciones muy ba5as y para

efectos prácticos de cálculo se procedi& en efectuar una operaci&n matemática

sencilla como veremos con un e5emplo6

• :i 8L Q <39P molM 1

• )plicando loaritmos

lo 8L Q lo <39P

• Resulta

lo 8L Q 9P

1a cantidad adimensional es de efecto mucho más sencillo de e/plicar los fen&menos de

solubilidad% )rrehnius por ello propuso introducir un t0rmino más sencillo para e/plicar el

nivel de concentraci&n de iones hidroeno( el termino propuesto es de p8%

,08 - !o 90;

10




6.& De*inición ,0.- 2s la cantidad adimensional para determinar la basicidad o acidez de

una soluci&n%

6.6 5$icidd.- 2s la cuantificaci&n del p8 mayor a G% 2n t0rminos 'u*micos es la

preponderancia de la concentraci&n de iones O89

6.< 5$icidd.- 2s la cuantificaci&n del p8 menor a G% 2n t0rminos 'u*micos es la

preponderancia de la concentraci&n de iones 8L %

6.< Neutr!idd.- 2s la cuantificaci&n del p8 iual a G% 2n t0rminos 'u*micos no hay

preponderancia de la concentraci&n de iones%

) pesar de los resultados satisfactorios 'ue e/plicaban muchos fen&menos

electro'u*micos( la e/plicaci&n resultaba incompleta y )rrehnius( basados en los traba5os

de Thompson( reformulo los t0rminos de basicidad y acidez en los siuientes t0rminos6

Acide=6 V2s toda soluci&n cuyo disolvente cede protones a los solutosW%

5$icidd: V2s toda soluci&n cuyo disolvente recibe protones de los solutosW%

2sta e/plicaci&n pudo entender con mayor facilidad las reacciones electro'u*micas dereducci&n y o/idaci&n determinando si el medio en el 'ue se !produce la reacci&n es

acido básico o neutro% )demás racias a esta e/plicaci&n se pudo utilizar otras soluciones

e incluso compuestos de fase s&lida para neutralizar si una soluci&n era muy acida o muy

básica%

2n conclusi&n( )rrehnius determino 'ue la acidez y basicidad es de acuerdo al siuiente

es'uema6

11

,-si%




<. TEMA Nº 7<: 'EACCIONES ELECT'OQUÍMICAS

<.1 De*inición.- 8asta el momento se ha estudiado la disociaci&n electrol*tica de una

soluci&n( y la basicidad o acidez de la misma as* como los procesos de neutralizaci&n(

mencionando además las solubilidades( y las concentraciones% 2n este tema

determinaremos 'ue es lo 'ue ocurre con el soluto al disolverse en el medio acuoso 'ue

tipo de reacci&n se eneraba%

<.& Introducción.- 1a mayor*a de las personas somos testios voluntarios e involuntarios

de las reacciones 'u*micas 'ue se dan en la naturaleza o 'ue son forzadas por el hombre

como por e5emplo la corrosi&n de un acero austenizado( o la fabricaci&n de ácido sulf"rico

por el m0todo de contacto( o la formaci&n de mon&/ido e carbono por el e'uilibrio de

Xoubuoard( en cambio en una soluci&n lo 'ue podemos determinar lo siuiente6

12

HA%i!




;ue en una soluci&n lo "nico 'ue ocurre es la disociaci&n de los solutos sin embaro no

ocurre ninuna reacci&n propiamente dicha( por e5emplo en una soluci&n de sulfato de

cobre diluido el ion cobre esta enlazado d0bilmente con el ion sulfato pero no hay

desprendimiento y recepci&n de electrones%

araday al descubrir este fen&meno y al decidir aplicarlo en la electricidad( descubri& 'ue

las soluciones al aplicárseles electricidad los medios acuosos sufr*an cambios 'u*micos

cuyas reacciones eran de carácter electr&nico% 2n realidad más 'ue reacciones se

produc*an semiarreacciones de reducci&n o en su defecto de o/idaci&n% :iuiendo la

definici&n de basicidad y acidez de una soluci&n se determin& 'ue un ion sufr*a una

semiarreaccion de o/idaci&n si este ion anaba electrones( en cambio si el ion perd*a

electrones la semiarreaccion era de reducci&n%

Se#irreccion de O>idción

)L Lne9 )3

Se#irreccion de 'educción

X3 XL Lne9

2stas reacciones solo son posibles si el electrolito es fuerte y además en el se introducen

electrodos( dicho en otras palabras si se forma una celda voltaica o una celda alvánica(

este es'uema se pude ilustrar%

13

Fue"/e !e

E$e%/#!#sE$e%/#!#s

#$u%i#"




Se#irreccion de O>idción

)L Lne9 )L<Ln

Se#irreccion de 'educción

XL<Ln XL Lne9

<.6 E?e#,!o de ,!icción.- Una aplicaci&n directa tiene mucho 'ue ver con la metaluria

del zinc% :abemos 'ue el Yn está presente en la naturaleza como sulfuro en forma de

2sfalerita con alunas inclusiones de alena( pirita y sulfuros comple5os de cobre

+calcopirita( bornita enarita covelina calcosina( etc%.( y alunas impurezas de orien

marmatitico% 2ste sulfuro es sometido a tratamiento pirometalurico( cuyo ob5etivo es la

obtenci&n del Yn en forma de &/ido +YnO.% 2l siuiente procedimiento es de la li/iviaci&n

mediante el proceso de carb&n activado +este carb&n tiene buenas propiedades

superficiales. tiene como ob5etivo formar concentraciones i&nicas de YnLL% Durante el

proceso de refinaci&n se produce una semiarreaccion de reducci&n6

YnLL L?e9 Yn3

14

Se#irreccion de

O>idción Se#irreccion de

'educción




@. TEMA Nº 7@: TE'MODIN(MICA DE LA SOLU5ILIDAD

@.1 De*inición.- Za hemos estudiado los 'ue primero la 'u*mica de soluciones(

solubilidad( las teor*as 'ue rien en ellas y las reacciones electro'u*micas% 7or esoconviene realizar un pe'ue@o resumen para entender me5or los temas a estudiar6

;u*mica de soluciones es una parte de la 'u*mica 'ue estudia los fen&menos 'u*micos en

soluciones de fase li'uida%

Teor*a clásica de solubilidad es el desarrollo te&rico e/perimental del comportamiento de

dichas soluciones%

Teor*a de )rrehnius es la e/plicaci&n cient*fica del rado de concentraci&n de los iones del

disolvente caso% 7ara ello introdu5o el t0rmino de p8 para saber num0ricamente la acidez

o basicidad de una soluci&n%

Reacciones electro'u*micas es un tipo de reacci&n 'u*mica 'ue se enera por aentes de

orien el0ctrico%

1'




:i embaro hasta el momento no se ha evaluado este tipo de reacciones ba5o condiciones

determinadas( es decir Ba 'u0 temperatura se forman dichas reacciones( la presi&n es del

medio o forzada= Teniendo estas consideraciones podemos afirmar 'ue el estudio 'ue a

continuaci&n vamos a e/poner es tomando en cuenta%

2n toda reacci&n se produce calor ( es decir ener*a de tipo calor*fico( este calor recibe el

nombre de entalpia y se simboliza con la letra 8% 1a entalpia en realidad se produce con la

eneraci&n de variaci&n de entalpia y su simbolo*a es de [8

∆ H =C p . ∆ T

Donde [T simboliza la variaci&n de temperatura%

@.& Ent!,i en reccione$ e!ectro"uí#ic$.- Debido a 'ue en las reacciones de orien

electro'u*mico( la temperatura no influye de manera decisiva ya 'ue la temperatura

constante no altera el e'uilibrio de reacci&n( lo mismo puede decirse de la presi&n6

dH

d T =θ

∂ H

∂ P=0

. TEMA Nº 7: TE'MODIN(MICA DE LAS SOLUCIONES

.1 De*inición.- De acuerdo a los principios de la termodinámica se pude deducir los

siuientes principios%

+ri#er LeB de ! Ter#odin2#ic.- Cuando una reacci&n electro'u*mica en una

soluci&n se enera( este se transforma en entalpia e'uivalente%

[\Q[8

:in embaro( esta ley es incompleta debido a los factores 'ue se e/plica en la :eunda

1ey de la Termodinámica

1(




Seund LeB de ! Ter#odin2#ic.- ) toda eneraci&n de entalpia( se tiende hacia el

desorden de ener*a a medida 'ue aumenta las funciones de estado% 2sta funci&n de

estado se denomina entalpia [:%

[:%Q[T

.& Ter#odin2#ic de !$ $o!ucione$.- 2n una soluci&n electrol*tica el sistema está a

condiciones isot0rmicas e isobáricas vale decir 'ue los electrol*ticos tienen un

comportamiento particular puesto 'ue si bien se producen elementos de fase aseosa( las

reacciones i&nicas producen caracter*sticas termodinámicas de carácter i&nico% Dicho en

otras palabras( la ener*a necesaria de producirse una reacci&n electro'u*mica de un ion

se denomina fuacidad% +f.% 2sta fuacidad está en funci&n a la actividad +a. del ion%

:i la ener*a cuantificable no es el valor de la entalpia( sino 'ue se produce una ener*a

'ue contrarresta y 'ue además aumenta en radiente conste +entrop*a. entonces la

ener*a resultante es la ener*a libre de formaci&n de calor o enfriamiento %

.6 Cintic de rección.- 2n toda reacci&n 'u*mica los elementos del sistema son la

temperatura( la presi&n y la cantidad de reaccionantes( pero tambi0n otro factor es la

velocidad de reacci&n%% 1a reacci&n de reacci&n se define como el radiente de la rapidez

de concentraci&n en funci&n de la concentraci&n enerada%

∂∁

∂θ=k ∁n

.< 'ección reer$i%!e.- 2s toda reacci&n en 'ue los reactivos forman un producto en

un sistema abierto y 'ue a determinadas condiciones del sistema el producto se forma en

los productos iniciales%

)LX )X

1)




.@ 'ección irreer$i%!e.- 2s toda reacci&n en 'ue los reactivos forman un producto

en un sistema abierto y 'ue a determinadas condiciones del sistema el producto no se

forma en los productos iniciales%

)LX )X

. E"ui!i%rio "uí#ico.- 2n toda reacci&n está en e'uilibrio siempre y en cuando la

reacci&n reversible se produce en el mismo tiempo de descomposici&n yMo de formaci&n(

es decir 'ue las rapideces de formaci&n o descomposici&n son iuales

)X

)LX )X

)X

1as velocidades de reacci&n se cuantifican de la siuiente manera6

-<Q < )X y

-?Q ? )X y como -<Q -? por definici&n de e'uilibrio

2ntonces6

)X Q )X

Despe5ando6

< M?Q )XM )X

) < M? se denomina constante de e'uilibrio y se desina como la letra e'

6

e' Q < M?

1*




Con los conocimientos ya estudiados podemos definir ahora ya con precisi&n la ener*a

libre y actividad%

. TEMA Nº 7: ENE'FÍA LI5'E G ACTIHIDAD

.1 De*inición.- 1a ener*a 1ibre de reacci&n 'u*mica es la ener*a de carácter

termodinámico 'ue se forma en una reacci&n electrol*tica y su ecuaci&n se define de la

siuiente manera6

[$Q [8 9T[:% 2cuaci&n < de Ulich

1+




∆ G=∫Ti

T 2

CpdT 9 T ∫T 1

T 2

Cp /T dT 2cuaci&n de irchhoff

1a 2ner*a 1ibre tiene como unidad en el :I los 5oules +.

.& Actiidd.- 1a actividad de una reacci&n 'u*mica en sistema abierto es la capacidad

de transformaci&n en la concentraci&n i&nica o de elemento de un reactivo o producto y su

simbolo*a es la letra WaW

.6 Enerí !i%re rección e!ectro"uí#ic.- 1a ener*a 1ibre de formaci&n esta en

fi]uncion a la concentraci&n de las soluciones y se puede desinar con la siuiente

ecuaci&n6

[$Q [$ 9 RT ln e'

Donde e'Q )XM )X % )hora bien( se debe atender la fase en el 'ue se encutran los

reactivos y productos( por lo tanto si la fase de los reactivos o productos es aseosa(

entonces la concentraci&n se manifiesta como la presi&n parcial del sistema( en cambiode los cambios i&nicos como actividades( debido a 'ue el cambio 'u*mico de los iones

solo es de transferencia la actividad de estos es iual a la unidad( es decir%

e'Q 7a%7b%+a)/aX.M )X

1a e/plicaci&n disertada es importante por'ue nos permitirá e/plicar la ecuaci&n de Nesrt

'ue es el fundamento de la 8idrometaluria desde un punto de vista matemático%

2l potencial 2 está en funci&n de la ener*a libre mediante la ecuaci&n6

20




[$ Q 9^2

D&nde6

26 7otencial estándar de o/idaci&n o reducci&n del electrodo

6 2lectricidad enerada +Coulomb.%

. TEMA Nº 7: ECUACI)N DE NE'ST

.1 De*inición.- 1a 2cuaci&n de Nerst se deduce a partir de las ecuaciones e/puestas en

el anterior tema y cuyo desarrollo de tallamos a continuaci&n%

21




:i6

[$Q [$ 9 RT ln e'

Z

[$ Q 9^2

Considerando 'ue las condiciones del sistema son isot0rmicas e isobáricas( además el

sistema está en e'uilibrio( vale decir 'ue [$ Q 3( entonces la ecuaci&n se reduce a 6

9 RT ln e' Q 9^2

Despe5ando 26

2 Q 9RTM^ ln e'

:in embaro como el sistema esta en e'uilibrio 2 9RTM^ ln e' _ 3( lueo

2 Q 2 9RTM^ ln e'

7ero dadas las condiciones del sistema el valor de RTM^ +RQ <%H( TQ ?P( nQ <( Q

HFG3 C y ln+a.Q ?%43?Plo+a.. el valor num0rico se reduce a

E 8 Eº -7.@7J!o K e"

;ue es la ecuaci&n de Nerst

J. TEMA Nº 7J: DIAF'AMA E3-,0

22




J.1 De*inición.- ) partir de la 2cuaci&n de Nerst el e' está en funci&n de la

concentraci&n y puesto 'ue las reacciones de orien electro'u*mico son el nivel de

basicidad o acidez de la soluci&n ya 'ue las actividades i&nicas de los elementos de fase

solidad se recuden a la unidad ( el diarama de 2h%p8( llamado Diarama de 7ourbai/(

+en honor al fisico'u*mico #arcel 7ourbai/ 'ue lo propuesto por primera vez en <FH3 en

rancia.( es la versi&n rafica de la ecuaci&n de Nerst pero con la modificaci&n más

práctica %

E3 8 Eº -7.@7J!o ,0

1a ecuaci&n de Nerst ( +en honor al f*sico9'u*mico `alter Nerst 'uien la propuso en <H3P

ba5o su actual forma. se aplica en la li/iviaci&n de soluciones de &/idos de metales 'ue

previamente fueron tratados pirometal"ricamente%

1a e/plicaci&n de la misma es e/tensa y es en realidad una p0rdida de tiempo( pero sin

embaro conviene conocer el balance de las reacciones mediante el m0todo ion9 electr&n

con la disociando del aua como6

8?O 8

L

L O8

9

7or ello para fines de simplificaci&n emplearemos proramas informáticos 'ue faciliten y

puedan realizarse el diarama de 2h9p8 con mayor rapidez y facilidad %

J.& E! +ror# [email protected] 2s un prorama de orien informatico 'ue nos permite construir

el diarama de 7ourbai/ % su construcci&n es de la siuiente manera6

a. se )bre el prorama 'ue previamente fue instalado en la computadora

23




b. De la Imaen se selecciona la pesta@a V2h9p8 Diarams V

24




c. :eleccionamos de V:ellect #ain 2lement V el elemento materia de li/iviaci&n en este

caso seleccionaremos el Yn ( lueo seleccionamos en V:ellect Orther 2lementW( como se

trata de una soluci&n de sulfato de cobre en aua seleccionamos el 8( O y :% 2n la

pesta@a V:each #odeW seleccionamos las opciones as ( Ions( 1i'uids

2'




d. :eleccionamos en V:elect :peciesW las especies 'ue se forman de acuerdo al balance

del m0todo ion electr&n( se puede observar los datos termodinámicos de cada uno de

ellos%

d. :eleccionamos en VDiaramsW y por ultimo nos da el diarama de 2h9p8 'ue

observamos6

2(




d. :in embaro el diarama demostrado en la imaen es incompleto por lo tanto para ello

se modifica en la opci&n men" y aparece el siuiente cuadro%

2n ella se modifica los ranos del p8 y del 2h

2)




2l diarama mostrado se detallara en e/posiciones posteriores y el uso como lainterpretaci&n esta fuera del alcance de nuestro informe%

5I5LIOF'AÍA.

<% :utulov )% Flotación de Minerales <H>> Concepci&n Chile%?% Taart 2% Elementos de concentración de minerales% <HH> 2ditorial 1ibros T0cnico

#0/ico4% O5eda 2% Fundamentos de procesos metalúrgicos UN:# <HFH%% Chan R% Química General 2d% 2p: <HHF%P% 7onz #uzzo $% Fisicouimica 2d% UN:# <HFP

INTRODUCCIÓN

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