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