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DIAGRAMAS Eh - pH
Ing. Manuel Caballero Ros
Diagramas Eh - pH
Nos permite representar convenientemente la termodinmica de sistemas acuosos
Estos diagramas o diagramas de Pourbaix
tambin son conocidos diagramas de potencial
pH (Eh
pH)
Ayuda a visualizar las posibles reacciones de metales en medio acuoso
Facilita en la hidrometalurgia no siendo necesario recurrir a clculos termodinmicos para los fenmenos que ocurren en medio acuoso
Es importante indicar solamente nos predicen tendencias de la ocurrencia de reacciones en medio acuoso independiente de la cintica
Tal es as
que en reacciones extremadamente lentas se formen precipitados (fases slidas) o en todo caso, siendo termodinmicamente posibles no las ocurra o sino fuera de rango
Diagrama Eh - pH del agua
Considerando el equilibrio termodinmico de especies en solucin acuosa, es importante representar los lmites de estabilidad del agua en los diagramas Eh
pH
Siendo sus semireacciones:En medio cidoOxidacin: 2H2
O O2
+ 4 H+
+ 4e-
E
= 1.23 VReduccin: 2 H++ 2e-
H2
E
= 0.00 VEn medio bsicoOxidacin: 4OH-
O2
+ 2 H2
O + 4e-
E
= 0.401 VReduccin: 2H2
O + 2 e- H2
+ 2OH-
E
= -0.83 V
Diagrama Eh - pH del agua
Para calcular los lmites de estabilidad del agua en un diagrama de Pourbaix, se utilizan las ecuaciones de las reacciones en medio cido, las cuales estn directamente relacionadas con las concentracin en iones H+
y el pH
Oxidacin:
2H2
O O2
+ 4H+
+ 4e-
E
= 1.23 V
Reduccin:
2 H+
+ 2 e-
H2
E
= 0 V
De donde:Lmite superior: Eh = 1.23 -
0.0591pH
Lmite inferior: Eh = 0.0591pH
Estas dos ecuaciones corresponden a rectas de pendiente -0.0591
Diagrama Eh - pH del agua
Anlisis de Estabilidad del Agua
Anlisis de Estabilidad del Agua
Escasa influencia sobre el Eh de las presiones parciales de oxgeno e hidrgeno (PO2, PH2) desde 1 hasta 103
atmsferas
Se aprecia la predominancia del protn H+, y el ion
hidroxilo OH-
en la estabilidad del agua
Ntese tambin las especies afines al agua, como son el agua oxigenada, H2
O2
, y los iones perxido, HO2-, e hidruro H-
La existencia del H2
O2
, HO2-
y H-
son termodinmicamente inestables bajo condiciones normales
Se muestra el campo de actividad relativo al perodo transitorio de su existencia. Caso para que el H2
O2
sea estable se requerira de una presin de oxigeno mayor que 1030
atm
Anlisis de las Reacciones Metal/Solucin
Anlisis de las Reacciones Metal/Solucin
Observamos que pueden existir tres mtodos para efectuar la reduccin de los iones metlicos para precipitar un metal
Por la aplicacin de un potencial externo, el cual debe ser ms negativo que el potencial de media celda (ver Tabla 1), ocurrir
la reduccin del ion
metlico, lo que es la base del
proceso de electro obtencin
En la Tabla 2 observamos que cada metal es susceptible de ser reducido por cualquier otro metal que muestre un potencial de media celda ms negativo que l, esto ocurre cuando un ion
metlico M1+z1, se pone en contacto con otro
metal, M20, de potencial ms negativo
Reducindose M10
sobre M20
y es conocido como el proceso
de cementacin y es representado por: M1+z1
+ [z1/z2] M20
M10
+ [z1/z2] M2z2+
donde: E02
< E01
Tabla 1
Tabla 2
Reactivos Modificadores del Potencial (Eh)
Existe una gran variedad de compuestos o reactivos modificadores del potencial redox
Es determinante en su seleccin el impacto econmico del potencial redox versus el costo del reactivo y las interferencias de la adicin de algn elemento extrao en el balance global del circuito metalrgico
Como oxidantes tenemos el oxgeno del aire, el agua oxigenada H2
O2
, que son menos efectivos que otros productos pero que no son contaminantes en el proceso, como si los son el gas cloro Cl2
, o el permanganato de potasio KMnO4
En el caso de los reductores es preferible aquellos que sean ms afines para el balance global del proceso, a un circuito cido se agrega anhdrido sulfuroso SO2
, o chatarra de hierro o cobre, en vez de manganeso Mn0, o de otro metal extrao al circuito original
Reactivos Modificadores del Potencial (Eh)
Diagrama Eh
pH para Cu
Diagrama Eh
pH para Cu
Diagrama Eh
pH para el S
Diagrama Eh
pH para el Fe
Diagrama Eh
pH para el CN-
Disociacin de HCN y CN- en funcin del pH
Diagrama Eh
pH para el Au
Para el caso del oro son dos sub
sistemasAu
HCN -
H2
OAu -
CN-
- H2
O
Las especies a considerar son Au(OH)3(s)
, Au, Au+
y [Au(CN)2
]-. Es decir 4 seran las ecuaciones primarias
Tambin la ecuacin de Elsner4Au + 8NaCN
+ O2
+ 2H2
O = 4AuNa(CN)2
+ 4NaOH2
Diagrama Eh
pH para el Au
DIAGRAMAS Eh - pHDiagramas Eh - pHDiagrama Eh - pH del aguaDiagrama Eh - pH del aguaDiagrama Eh - pH del aguaAnlisis de Estabilidad del AguaAnlisis de Estabilidad del AguaAnlisis de las Reacciones Metal/SolucinAnlisis de las Reacciones Metal/SolucinTabla 1Reactivos Modificadores del Potencial (Eh)Reactivos Modificadores del Potencial (Eh)Diagrama Eh pH para CuDiagrama Eh pH para CuDiagrama Eh pH para el SDiagrama Eh pH para el FeDiagrama Eh pH para el CN-Disociacin de HCN y CN- en funcin del pHDiagrama Eh pH para el AuDiagrama Eh pH para el Au