diagrama de porubaix-oro-agua

7/24/2019 Diagrama de Porubaix-oro-agua

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Nombre: Tania Loaiza Uribe

DIAGRAMA DE PORUBAIX

SISTEMA: Au- H 2O

El oro es un metal muy noble, es decir, difícilmente oxidable porquesu dominio de estabilidad recubre todo el dominio de estabilidad delagua. En la naturaleza, el oro se encuentra sobre todo al estadonativo, diseminado en rocas cuarcíferas, en vetas auríferas y en losdepósitos aluvionales o placeres, provenientes de la degradación deestas rocas. El oro se encuentra asociado principalmente a losminerales de plata y cobre. El oro se encuentra a menudo tambiénasociado a minerales de erro, plomo, zinc y sulfo arseniuros máscompleos.

1. on!i"ione#

!" #$%&• '(u)" *+-

• ' H 2O ) " *.++

• /o#" *atm " /0#

$. Ener%&a# 'ibre# !e Gibb# !e (orma"i)n e#*+n!ar

1e establece una lista de todas las especies que se van a consideraren el sistema oroagua, en la tabla * se muestra los valores de lasenergías libres de gibbs de formación estándar a #$%&, de todas lasespecies. En la tabla también se indica el n2mero de oxidación de lasespecies del oro 3es decir la carga aparente con la que el elementooro está funcionando en esa especie4.

!abla *. Energías libre de 5ibbs de formación estándar ∆Gf 0

a #$%&

para el sistema oroagua. '*)

ESPEIES NUMERO DEOXIDAI,N

ESTADO ∆Gf 0

E0

3+¿ Au

¿67 ac -77 *,$+8

AuO2

Au(OH )3 ac 9:,; *,-;

Au + s + *,9:8

2−¿ HAuO3

¿ ac #<,9



+¿ H

¿ ac +

H 2 g +

O2 g +

H 2O l #7<,*<; *,#78

−¿OH

¿ ac *$<,#:7

(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 , AuO2

• * especie acuosa3+¿ Au

¿

( continuación se estima el n2mero de reacciones involucradas parael 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 oreducción de potencial que se muestra a continuación>

⌈ Au+¿ ⌉

E= E0−2,303 RT

F log

[ Au ]¿

Conde E0=¿ *,<8 = E" *,< 6+,+$: log

+¿⌉⌈ Au

¿

Ba energia libre para una reaccion puede ser calculada de valorestabulados apartir de la energia libre de formacion, para todas lasreacciones de las especies.

3+¿+3e→Au

Au¿ (1)



3+¿ Au

¿

∆G0=∆Gf

0 ( Au )−∆Gf

0¿

∆G0=−433 KJ mol

−1

Au3+¿/ Au=1,50V

E¿

E" *,$+ 6+,+*:< log3+¿⌉

⌈ Au¿

El gran valor positivo de potencial de oxidacion, indica que3+¿ Au

¿ es

termodinámicamente inestable, y debe reducirse facilmente a (u.con un valor de Energía Bibre de gibss el agua de #7< D mol

−1

.

+¿+4 e→2 H 2O

O2+4 H ¿ 3#4

&on el aumento de p0 del electrolito, el ion3+¿ Au

¿ se precipitan en

forma de óxido Fidratado áurico, Au(OH )3

3+¿+¿

Au¿ 7 H 2O " Au(OH )3 6 7

+¿+3e

H ¿ 374

E=1,46−0,059 pH

Au(OH )3→AuO2+¿ H 2O+¿

+¿ H ¿ 6E

E=2,63−0,059 pH

&uando 374 Fa alcanzado el equilibrio, ∆G=0 , entonces>



+¿ H

¿

¿3+¿ Au

¿

¿∆G0=− RTln¿

4 , a partir del cual se puede demostrar que3+¿ Au

¿

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 2O 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 depF será expresada por la ecuación 3$4 "

E" *,-; +,+$:p0 3$4

Ba reduccion de3+¿ Au

¿ a (u 3*4 , la precipitacion de3+¿ 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

verticales0/ Cepende del potencial y depende del p0 lineas oblicuas

Rea""ione# en e' #i#*ema

*. Ieacciones electroquímica con+¿ H

¿ , son reacciones que

dependen de E y del /F

#. 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 sustanciassolidas



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 reaccionesFeterogéneas bien entre dos especies sólidas o bien entre una

especie sólida y una especie soluble con distintos valores deactividad. Bas '&nea# !i#"on*inua# na# representan un equilibrioentre dos especies solubles 3reacciones Fomogéneas4.'#)/o Jltimo, las reacciones de descomposición del agua condesprendimiento de oxígeno y de Fidrógeno, las cuales debes derepresentar mediante '&nea# !i#"on*inua# %rue#a# y seKalarlascomo LaM y LbM, respectivamente.'#)

Rea""ione# !e' a%ua

(demás de las reacciones del sistema metalagua en estudio, Fay queconsiderar las rea""ione# !e' a%ua. El agua puede descomponerseen oxígeno y en Fidrógeno, de acuerdo con las reacciones mostradasen las ecuaciones 394 y 3<4

las dos líneas discontinuas se reeren a la reducción del agua>

2 H 2O 6#e " H 2 6 # −¿OH

¿ 2 E " +,++*< +,+$:*p0 394

y la reduccion de oxigeno>

+¿+4 e=2 H 2O

O2+4 H ¿ = E" *,#7 H +,+$:*p0 3<4

Bas ecuaciones de @ernst para el cálculo de E vienen dadas por lasecuaciones 3;4 y 3:4>

+¿ H

¿4

PO2

¿

¿ Ea= Ea

0+0,0591

4 log ¿

3;4

+¿ H

¿2/ P H 2¿¿

Eb= Eb

0+0,0591

2 log ¿

3:4



&onsiderando presiones de * atm de oxígeno 3 PO2 4 e Fidrógeno 3

P H 2 4 y teniendo en cuenta los potenciales estándar 3 Ea0

y Eb0

4

correspondientes a las reacciones mostradas en las ecuaciones ; y :,respectivamente, las condiciones de equilibrio se reducen a lasecuaciones *+ y **>

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

2O indica que el oro es

estable con respecto a la oxidación de por el oxígeno de todos losvalores de p0, incluidas las de la ácidos minerales Falógeno, sulf2rico,nítrico y fosfórico, y álcalis cáusticos. En presencia de agentescompleantes fuertes, que puede estabilizar el oro en cualquiera delos estados de oxidacion 6 * 6 7 el diagrama de p0 vs potencialpuede verse afectada de manera signicativa.'*)

Rere#en*a"ion !e' !ia%rama !e Pourbai3

Nna vez calculadas las condiciones de equilibrio para las distintasreacciones, el siguiente paso es realizar la rere#en*a"i)n !e'!ia%rama !e Pourbai3. /ara ello se representan en un diagramapotencialp0 las distintas líneas 3oblicuas, Forizontales o verticales4correspondientes a los equilibrios comentados anteriormente. &onello podemos construir un diagrama de /ourbaix como el mostrado enla Oigura * para el sistema oroagua a #$ %&. /ara la construcción dedicFo diagrama se Fan tenido en cuenta nalmente las reaccionesmostradas en la !abla *. '#)



Oigura*. Ciagrama de /ourbaix del sistema oroagua a #$%&'*)

Oigura #. Ciagrama de pouraix a #$%&, &oncentracion de especiesacuosas de * a *+9m. la inmunidad del oro se extiente en la regionacida debao de la condicion de saturacion del oxigenolinea b. '7)

RE4ERENIAS

'*) . . @icol, &. a Oleming, and I. B. /aul, L!Fe &Femistry of tFeExtraction of 5old,M Extr. Metall. gold, pp. ;7*H:+$, *::#.

'#) . . /ortero, L&onstrucción de los diagramas de /ourbaix paralos 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*+:, #+**.

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