2. Informe Hsc Diagramas de Pourbaix

APLICACIÓN DEL SOFTWARE HSC PARA OBTENER DIAGRAMAS DE POURBAIX

PRESENTADO POR: JASBLEIDY JOHANNA NIÑO URIBE DANIEL FELIPE MONTOYA YUSTI

GRUPO: A

INFORME N°3 DE HIDRO Y ELECTROMETALURGIA

PRESENTADO A: PROFESOR: JULIO ELIAS PEDRAZA

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICOQUÍMICAS ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES BUCARAMANGA 2015

ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES LABORATORIO DE HIDRO Y ELECTROMETALÚRGIA

1 OBJETIVOS Construir los diagramas de Pourbaix para los sistemas Ag-H2O, Fe-H2O, Cu-H2O, Fe-H2O y Au-H2O a diferentes condiciones utilizando los conceptos vistos en clase y el software HSC. Analizar los diagramas obtenidos y estudiar así las relaciones entre las diferentes especies termodinámicamente estables y el efecto del Ph, la concentración y el Eh en la estabilidad de las especies acuosas.

2 PROCEDIMIENTO

ABRIR EL PROGRAMA HSC

SELECCIONAR LA OPCION Eh -pH DIAGRAMS

SELECCIONAR LOS ELEMENTOS A ESTUDIAR

IR AL MODULO SELECT SPECIES Y SELECCIONES LAS ESPECIES A TRABAJAR

CONDENSED, AQUEOUS NEUTRAL Y AQUEOUS. seleccione Ok

IR HACIA EL MODULO SEARCH MODE Y SELECCIONE:

IR AL MODULO TEMPERATURE Y AGREGAR LAS TEMPERATURAS DESEADAS

SELECCIONAR LA OPCIÓN FILE SAVE Y POSTERIORMENTE LA OPCIÓN EPH

UNA VEZ SELECCIONADO EpH SE ABRIRA UNA VENTANA Y EN LA PARTE SUPERIOR IZQUIERDA SE ENCONTRARAN LOS ELEMENTOS SELECCIONADOS

DAR CLIK EN LA OPCIÓN DIAGRAM Y OBTENDRA EL DIAGRAMA DE POURBAIX

DETERMINAR LA TEMPERATURA Y LAS CONCENTRACIONES A LAS CUALES VA TRABAJAR LOS ELEMENTOS

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES LABORATORIO DE HIDRO Y ELECTROMETALÚRGIA

3 RESULTADOS SISTEMA Ag – H2O a) Especies: Ag°(s), Ag+1(aq), Ag2O(s); varían [ ] del ion metálico, temperatura constante. Eh (Volts) 2.0

Ag - H2O - System at 25.00 C

1.5

Ag2O

Ag(+a)

1.0 0.5 0.0 -0.5 Ag

-1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

D:\Documentos\Ag25.iep

14 pH

Fig. 1. Concentración = 1 M; T° = 25 °C Eh (Volts) 2.0

Ag - H2O - System at 25.00 C

1.5

Ag2O Ag(+a)

1.0 0.5 0.0 -0.5 Ag

-1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

D:\Documentos\Ag25.iep

14 pH

Fig. 2. Concentración = 1*10-3 M; T° = 25 °C

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES LABORATORIO DE HIDRO Y ELECTROMETALÚRGIA

Eh (Volts) 2.0

Ag - H2O - System at 25.00 C

1.5 Ag2O

Ag(+a)

1.0 0.5 0.0 -0.5 Ag

-1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

D:\Documentos\Ag25.iep

14 pH

Fig. 3. Concentración = 1*10-6 M; T° = 25 °C

b) Especies: Ag°(s), Ag+1(aq), Ag2O(s); varía la temperatura, [ ] constante. Eh (Volts) 2.0

Ag - H2O - System at 50.00 C

1.5

Ag2O Ag(+a)

1.0 0.5 0.0 -0.5 Ag

-1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

D:\Documentos\Ag50.iep

14 pH

Fig. 4. Concentración = 1*10-3 M; T° = 50 °C

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES LABORATORIO DE HIDRO Y ELECTROMETALÚRGIA

Eh (Volts) 2.0

Ag - H2O - System at 100.00 C

1.5 Ag2O Ag(+a)

1.0 0.5 0.0 -0.5 Ag

-1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

D:\Documentos\Ag50.iep

14 pH

Fig. 5. Concentración = 1*10-3 M; T° = 100 °C Eh (Volts) 2.0

Ag - H2O - System at 250.00 C

1.5 Ag(+a)

Ag2O

1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 Ag

-1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

D:\Documentos\Ag50.iep

14 pH

Fig. 6. Concentración = 1*10-3 M; T° = 250 °C

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

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c) Especies: Ag°(s), Ag+1(aq), Ag+2(aq), AgO-(aq), Ag2O(s), AgO(s), Ag2O3(s), AgCl(s), Cl-(aq). Ag - Cl - H2O - System at 25.00 C Ag2O3

Eh (Volts) 2.0

1.5 1.0

AgO

0.5

Ag2O

AgCl

0.0 -0.5 Ag

-1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

10

8

12

14 pH

D:\Documentos\AgCl25.iep

Fig. 7. Concentración = 1*10-3 M; T° = 25°C Eh (Volts) 2.0

Cl - Ag - H2O - System at 25.00 C

1.5 Cl(-a)

1.0 0.5

AgCl

0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

D:\Documentos\AgCl25.iep

14 pH

Fig. 8. Concentración = 1*10-3 M; T° = 25°C (Especie: Cl)

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES LABORATORIO DE HIDRO Y ELECTROMETALÚRGIA

d) Especies: Ag°(s), Ag+1(aq), Ag+2(aq), AgO-(aq), Ag2O(s), AgO(s), Ag2O3(s), AgNO3(s), NO3-(aq). Eh (Volts) 2.0

Ag - N - H2O - System at 25.00 C

Ag2O3

1.5 1.0

AgO

Ag(+a)

Ag2O

0.5 0.0

Ag

-0.5 -1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

14

D:\CARLOS RONDÓN\UIS\OCTAVO SEMESTRE\HIDRO Y ELECTRO\INFORME # 2\POURBAIX pH PROG\AgN25.iep

Fig. 9. Concentración = 1*10-3 M; T° = 25°C e) Especies: Ag°(s), Ag+1(aq), Ag+2(aq), AgO-(aq), Ag2O(s), AgO(s), Ag2O3(s), Ag(CN)2-(aq), CN-(aq), HCN(aq).

Eh (Volts) 2.0

Ag - C - N - H2O - System at 25.00 C Ag2O3

1.5 Ag(+a)

1.0

Ag(CN)2(-a)

0.5 Ag

0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

C:\HSC5\EpH\AgCN25.iep

12

14 pH

Fig. 10. Concentración = 1*10-3 M; T° = 25°C (Especie: Ag)

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Eh (Volts) 2.0

C - Ag - N - H2O - System at 25.00 C CN(-a)

1.5 1.0 0.5

Ag(CN)2(-a) HCN(a)

0.0 CN(-a)

-0.5 -1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

14

C:\HSC5\EpH\AgCN25.iep

pH

Fig. 11. Concentración = 1*10-3 M; T° = 25°C (Especie: CN)

SISTEMA Zn – H2O a) Especies: Zn0(s), Zn+2(aq), ZnO2-2(aq), ZnO(s), Zn(OH)2(s), ZnS(s), S=(aq), HS-(aq), H2S(aq); varían [ ] de las especies acuosas, temperatura constante. Eh (Volts) 2.0

Zn - S - H2O - System at 25.00 C

1.5 1.0 Zn

0.5 New Label

0.0 -0.5 -1.0 -1.5

ZnS

-2.0 0

2

4

6

8

10

12

C:\HSC5\EpH\ZNS25.IEP

14 pH

Fig. 12. Concentración = 1 M; T° = 25°C (Especie: Zn)

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Eh (Volts) 2.0

S - Zn - H2O - System at 25.00 C

1.5 1.0 ZnS

0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5

H2S(a)

HS(-a)

S(-2a)

-2.0 0

2

4

6

8

10

12

C:\HSC5\EpH\ZNS25.IEP

14 pH

Fig. 13. Concentración = 1 M; T° = 25°C (Especie: S) Eh (Volts) 2.0

Zn - S - H2O - System at 25.00 C

1.5 1.0 ZnS Zn(+2a) 0.5

0.0 -0.5 -1.0 -1.5 Zn

-2.0 0

2

4

6

8

10

12

C:\HSC5\EpH\ZNS25.IEP

14 pH

Fig. 14. Concentración = 1*10-3 M; T° = 25°C (Especie: Zn)

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

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Eh (Volts) 2.0

S - Zn - H2O - System at 25.00 C

1.5 1.0 ZnS

0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5

S(-2a)

HS(-a) H2S(a)

-2.0 0

2

4

6

8

10

12

C:\HSC5\EpH\ZNS25.IEP

14 pH

Fig. 15. Concentración = 1*10-3 M; T° = 25°C (Especie: S)

Eh (Volts) 2.0

Zn - S - H2O - System at 25.00 C

1.5 1.0 0.5

ZnS

Zn(+2a)

ZnO2(-2a)

0.0 -0.5 -1.0 -1.5 Zn

-2.0 0

2

4

6

8

10

12

C:\HSC5\EpH\ZNS25.IEP

14 pH

Fig. 16. Concentración = 1*10-6 M; T° = 25°C (Especie: Zn)

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES LABORATORIO DE HIDRO Y ELECTROMETALÚRGIA

Eh (Volts) 2.0

S - Zn - H2O - System at 25.00 C

1.5 1.0 H2S(a)

0.5

ZnS

0.0 S(-2a)

-0.5 -1.0 -1.5

HS(-a)

-2.0 0

2

4

6

8

10

12

14

C:\HSC5\EpH\ZNS25.IEP

pH

Fig. 17. Concentración = 1*10-6 M; T° = 25°C (Especie: S)

b) Especies: Especies: Zn0(s), Zn+2(aq), ZnO2-2(aq), ZnO(s), Zn(OH)2(s), ZnS(s), S=(aq), HS-(aq), H2S(aq), varía la temperatura, [ ] constante. Eh (Volts) 2.0

Zn - S - H2O - System at 50.00 C

1.5 1.0 ZnS

0.5Zn(+2a)

ZnO2(-2a)

0.0 -0.5 -1.0 -1.5 Zn

-2.0 0

2

4

6

8

10

12

C:\HSC5\EpH\ZnS50.iep

14 pH

´ Fig. 18. Concentración = 1*10-3 M; T° = 50°C (Especie: Zn)

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES LABORATORIO DE HIDRO Y ELECTROMETALÚRGIA

Eh (Volts) 2.0

S - Zn - H2O - System at 50.00 C

1.5 1.0 H2S(a) 0.5

ZnS S(-2a)

0.0 -0.5 -1.0 -1.5

HS(-a)

-2.0 0

2

4

6

8

10

12

C:\HSC5\EpH\ZnS50.iep

14 pH

Fig. 19. Concentración = 1*10-3 M; T° = 50°C (Especie: S)

Eh (Volts) 2.0

Zn - S - H2O - System at 100.00 C

1.5 1.0 0.5

Zn(+2a) ZnS

0.0 ZnO2(-2a)

-0.5 -1.0 -1.5 Zn

-2.0 0

2

4

6

8

10

12

C:\HSC5\EpH\ZnS50.iep

14 pH

Fig. 20. Concentración = 1*10-3 M; T° = 100°C (Especie: Zn)

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES LABORATORIO DE HIDRO Y ELECTROMETALÚRGIA

Eh (Volts) 2.0

S - Zn - H2O - System at 100.00 C

1.5 1.0 0.5

H2S(a) ZnS

0.0 S(-2a)

-0.5 -1.0 -1.5

HS(-a)

-2.0 0

2

4

6

8

10

12

C:\HSC5\EpH\ZnS50.iep

14 pH

Fig. 21. Concentración = 1*10-3 M; T° = 100°C (Especie: S) Eh (Volts) 2.0

Zn - S - H2O - System at 250.00 C

1.5 1.0 0.5

Zn(+2a)

0.0

ZnS ZnO

-0.5 ZnO2(-2a)

-1.0 -1.5 Zn

-2.0 0

2

4

6

8

10

12

C:\HSC5\EpH\ZnS50.iep

14 pH

Fig. 22. Concentración = 1*10-3 M; T° = 250°C (Especie: Zn)

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES LABORATORIO DE HIDRO Y ELECTROMETALÚRGIA

Eh (Volts) 2.0

S - Zn - H2O - System at 250.00 C

1.5 1.0 0.5

H2S(a) ZnS

0.0 -0.5

S(-2a)

-1.0 -1.5 HS(-a)

-2.0 0

2

4

6

8

10

12

C:\HSC5\EpH\ZnS50.iep

14 pH

Fig. 23. Concentración = 1*10-3 M; T° = 250°C (Especie: S) c) Especies: Zn0(s), Zn+2(aq), ZnO2-2(aq), [Zn(CN)4]-2 (a), ZnO(s), CN-(aq), HCN(aq). Eh (Volts) 2.0

Zn - C - N - H2O - System at 25.00 C

1.5 1.0 0.5

Zn(CN)4(-2a)

Zn(+2a)

0.0 -0.5 -1.0 Zn

-1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

14

D:\CARLOS RONDÓN\UIS\OCTAVO SEMESTRE\HIDRO Y ELECTRO\INFORME # 2\POURBAIX pH PROG\ZnCN25.iep

Fig. 24. Concentración = 1*10-3 M; T° = 25°C (Especie: Zn)

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES LABORATORIO DE HIDRO Y ELECTROMETALÚRGIA

Eh (Volts) 2.0

C - N - Zn - H2O - System at 25.00 C

1.5 1.0 HCN(a)

0.5

Zn(CN)4(-2a)

0.0 -0.5 -1.0 -1.5

CN(-a)

-2.0 0

2

4

6

8

10

12

14

D:\CARLOS RONDÓN\UIS\OCTAVO SEMESTRE\HIDRO Y ELECTRO\INFORME # 2\POURBAIX pH PROG\ZnCN25.iep

Fig. 25. Concentración = 1*10-3 M; T° = 25°C (Especie: CN)

SISTEMA CU-H2O a) Especies: Cu0(s), Cu+1(aq), Cu+2(aq), CuO(s), Cu2O(s), CuO2=(s), Cu(OH)2(s), [Cu(NH3)]+2(aq), [Cu(NH3)2]+2(aq), [Cu(NH3)3]+2(aq), [Cu(NH3)4]+2(aq), NH3(aq), NH4+(aq). Eh (Volts) 2.0

Cu - N - H2O - System at 25.00 C

1.5 1.0 Cu(+2a)

CuO

0.5

Cu(NH3)4(+2a)

0.0

CuO Cu2O

Cu

-0.5 -1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

14

D:\CARLOS RONDÓN\UIS\OCTAVO SEMESTRE\HIDRO Y ELECTRO\INFORME pH # 2\POURBAIX PROG\CuN25.iep

Fig. 26. Concentración = 1 M; T = 25°C (especie Cu) UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

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Eh (Volts) 2.0

N - Cu - H2O - System at 25.00 C

1.5 1.0 0.5

Cu(NH3)4(+2a)

NH4(+a)

0.0 NH3(a)

-0.5 -1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

14

D:\CARLOS RONDÓN\UIS\OCTAVO SEMESTRE\HIDRO Y ELECTRO\INFORME # 2\POURBAIX pH PROG\CuN25.iep

Fig. 27. Concentración = 1M; T = 25°C (especie N) b) Eh (Volts) 2.0

Cu - N - H2O - System at 25.00 C

1.5 1.0

Cu(+2a) CuO

0.5

Cu2O

0.0

Cu

-0.5 -1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

14

D:\CARLOS RONDÓN\UIS\OCTAVO SEMESTRE\HIDRO Y ELECTRO\INFORME # 2\POURBAIX pH PROG\CuN25.iep

Fig. 28. Concentración = 1E-3 M; T = 25°C (especie Cu) UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

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Eh (Volts) 2.0

N - Cu - H2O - System at 25.00 C

1.5 1.0 0.5 NH3(a)

0.0 NH4(+a)

-0.5 -1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

14

D:\CARLOS RONDÓN\UIS\OCTAVO SEMESTRE\HIDRO Y ELECTRO\INFORME # 2\POURBAIX pH PROG\CuN25.iep

Fig. 29. Concentración = 1E-3 M; T = 25°C (especie N) C) Eh (Volts) 2.0

Cu - N - H2O - System at 25.00 C

1.5 1.0

Cu(+2a)

0.5

CuO CuO2(-2a)

Cu2O

0.0

Cu

-0.5 -1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

14

D:\CARLOS RONDÓN\UIS\OCTAVO SEMESTRE\HIDRO Y ELECTRO\INFORME # 2\POURBAIX pH PROG\CuN25.iep

Fig. 30. Concentración = 1E-6M; T = 25°C (especie Cu)

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

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Eh (Volts) 2.0

N - Cu - H2O - System at 25.00 C

1.5 1.0 0.5 NH3(a)

0.0 NH4(+a)

-0.5 -1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

14

D:\CARLOS RONDÓN\UIS\OCTAVO SEMESTRE\HIDRO Y ELECTRO\INFORME # 2\POURBAIX pH PROG\CuN25.iep

Fig. 31. Concentración 1E-6M; T = 25°C (especie N) SISTEMA Fe-H2O a) Especies: Fe0(s), FeO(s), Fe3O4(s), Fe2O3(s). Eh (Volts) 2.0

Fe - H2O - System at 25.00 C

1.5 1.0 Fe2O3

0.5 0.0

Fe3O4

-0.5 -1.0 -1.5

Fe

-2.0 0

2

4

6

8

10

12

14

D:\CARLOS RONDÓN\UIS\OCTAVO SEMESTRE\HIDRO Y ELECTRO\INFORME # 2\Fe25.iep pH

Fig. 32. Concentración 1M T = 25°C (especie Fe) UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

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b) Especies: Fe0(s), FeO(s), Fe3O4(s), Fe2O3(s), FeCO3(s), Fe+2(aq), Fe+3(aq), FeS(s), FeS2(s), S=(aq), HS-(aq), H2S(aq), CO2(g). Eh (Volts) 2.0

Fe - C - S - H2O - System at 25.00 C

1.5 1.0 FeS2

0.5 0.0

Fe(+2a)

-0.5

Fe2O3 Fe3O4

FeS

FeCO3

-1.0 Fe

-1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

14

D:\CARLOS RONDÓN\UIS\OCTAVO SEMESTRE\HIDRO Y ELECTRO\INFORME # 2\POURBAIX pH PROG\FeCS25.iep

Fig. 33. Concentración 1E-3 M, presión parcial CO2 1E-3atm, T=25°C (especie Fe) Eh (Volts) 0.6

Fe - C - S - H2O - System at 25.00 C

0.4 0.2 0.0 FeS2

-0.2 -0.4 Fe2O3

-0.6

FeS

Fe3O4

-0.8 FeCO3

Fe

-1.0 12.0

12.4

12.8

13.2

13.6

14.0

D:\CARLOS RONDÓN\UIS\OCTAVO SEMESTRE\HIDRO Y ELECTRO\INFORME # 2\POURBAIX pH PROG\FeCS25.iep

Fig. 34. Aumento de figura (especie Fe) UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

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Eh (Volts) 0.6

C - Fe - S - H2O - System at 25.00 C

0.4 0.2 0.0 CO2(g)

-0.2 -0.4 -0.6 -0.8

FeCO3 CO2(g)

-1.0 12.0

12.4

12.8

13.2

13.6

14.0

D:\CARLOS RONDÓN\UIS\OCTAVO SEMESTRE\HIDRO Y ELECTRO\INFORME # 2\POURBAIX pH PROG\FeCS25.iep

Fig. 35. Concentración 1E-3 M, presión parcial CO2 1E-3atm, T=25°C (especie C)

Eh (Volts) 0.6

S - C - Fe - H2O - System at 25.00 C

0.4 0.2

FeS2

0.0 -0.2 -0.4 -0.6

S(-2a)

HS(-a)

FeS

-0.8 HS(-a)

-1.0 12.0

12.4

12.8

13.2

13.6

14.0

D:\CARLOS RONDÓN\UIS\OCTAVO SEMESTRE\HIDRO Y ELECTRO\INFORME # 2\POURBAIX pH PROG\FeCS25.iep

Fig. 36. Concentración 1E-3 M, presión parcial CO2 1E-3atm, T=25°C (especie S)

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SISTEMA Au-H2O a) Especies: Au0(s), Au+1(aq), Au+3(aq), Au2O3(s), Au(OH)3(s) Eh (Volts) 2.0

Au - H2O - System at 25.00 C

1.5 Au(OH)3

1.0 0.5 0.0

Au

-0.5 -1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

14

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Fig. 37. Concentración 1E-3 M, T = 25 °C b) Especie: Au0(s), Au+1(aq), Au+3(aq), Au2O3(s), Au(OH)3(s), Au(CN)2-(aq), CN-(aq), HCN(aq) Eh (Volts) 2.0

Au - C - N - H2O - System at 25.00 C Au(OH)3

1.5 1.0 0.5

Au(CN)2(-a)

0.0

Au

-0.5 -1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

14

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Fig. 38. Concentración 1E-3 M, T = 25 °C (especie Au) UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA Segundo periodo académico 2015

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Eh (Volts) 2.0

C - Au - N - H2O - System at 25.00 C HCN(a)

CN(-a)

1.5 1.0 Au(CN)2(-a)

0.5 HCN(a)

0.0 -0.5

CN(-a)

-1.0 -1.5 -2.0 0

2

4

6

8

10

12

14

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Fig. 39. Concentración 1E-3 M, T = 25 °C (especie C y N)

4 ANÁLISIS DE RESULTADOS SISTEMA Ag – H2O Inicialmente para una concentración de 1M, y a temperatura ambiente la plata metálica ocupa la mayor parte de la zona acuosa, esto es debido a que plata es un metal inerte (el cual no reacciona en presencia de agua), y la zona restante de la región acuosa está ocupada por el ion metálico de plata, con un pH ácido y potencial elevado, se puede observar que al disminuir la concentración del ion metálico aumenta la cantidad de plata disuelta en agua. Cuando se varia la temperatura de menor a mayor, con una concentración constante (1*10-3M), ocurre lo contrario, se observa una disminución de la disolución de plata en solución acuosa y en todo el diagrama aumenta la zona de estabilidad del óxido de plata pero no se presenta estable en zona acuosa, debido a que el agua alcanza y pasa la temperatura de ebullición de modo a que disminuye el solvente con respecto al soluto. A temperatura ambiente y concentración constante (1*10-3M), cuando se adiciona cloro (Cl) en la solución este permite modificar las regiones de estabilidad de la plata en solución acuosa haciendo cero la solubilidad de la plata en agua debido a que forma un sólido (AgCl) no soluble en agua.

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Finalmente al adicionar nitrógeno este se comporta de manera inerte a temperaturas bajas lo cual hace que se produzcan variaciones mínimas, luego al añadirle cianuro (CN) el cual forma un ion complejo Ag(CN)2-, permite que aumente la zona de solubilidad de la plata; la cual queda formada por el ion complejo y el ion de plata.

SISTEMA Zn – H2O En este sistema encontramos que en concentraciones de 1M y a temperatura ambiente, se presenta como única especie en solución acuosa el ZnS, pero cuando se generan variaciones de concentración del ion metálico, a medida que la concentración disminuye se producen diferentes especies en solución acuosa con un pH determinado, es decir, para una concentración de 1*10 -3M en la solución se presenta ZnS y H2S para un valor de pH menor a 1; para un pH de 1 encontramos la presencia de ZnS en solución acuosa; pero cuando disminuimos la concentración a 1*10-6M la presencia de Zn y H2S aumenta permitiendo encontrar estas especies a mayores pHs; además de esto nuevas especies como el ZnO2 y S aparecen para pHs mayores a 13 por lo tanto el rango de pH para el ZnS disminuye. Cuando se genera el cambio de temperatura y se mantiene constante la concentración (1*10-3M) encontramos que al aumentar la temperatura disminuye la presencia de ZnS en solución acuosa y aumenta la formación de óxidos de Zn y la formación de S en solución acuosa. Finalmente al añadir CN a temperatura ambiente y concentración constante, las variaciones que presenta son las siguientes: desaparece la formación de ZnS en solución acuosa, aumenta el rango de Zn+3 en agua, aparece en este mismo rango HCN y en pH mayor o igual a 4 se genera el compuesto Zn(CN)4-2 en solución acuosa.

SISTEMA CU-H2O En este sistema se observa una variación con el cambio de concentración, dejando constante la temperatura (temperatura ambiente); se puede observar que al añadir amoniaco al sistema este actúa como ligando permitiendo la formación del complejo Cu(NH3)4= , lo cual permite una mayor solubilidad en el sistema junto con el ion de cobre, además de esto la solución presenta cobre metálico y óxidos metálicos en una región más amplia. A medida que la concentración del ion metálico disminuye, el ion complejo desaparece, y por lo contrario aumenta la zona del ion de cobre.

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SISTEMA Fe-H2O Para este sistema tenemos que a temperatura ambiente, presión de 1 atm, e inicialmente a una concentración de 1M, se puede observar que el Fe no presenta estabilidad en la región acuosa por el contrario hay presencia de diferentes óxidos debido a la baja estabilidad química y por lo tanto no permite la disolución del Fe. Cuando se genera el cambio de concentración a concentraciones menores y se añade S al sistema se puede observar la formación de los iones de Fe en una pequeña zona de la región acuosa para pHs ácidos, además de esto se forma FeS2 en gran parte de la región acuosa y finalmente también se puede observar la formación de óxidos. Con respecto al efecto de disminuir la presión parcial de CO2, se genera también la disminución de la presión del sistema pero no genera ningún cambio considerable en este.

SISTEMA Au-H2O Para este sistema encontramos que a temperatura ambiente y a concentración constante (1*10-3M) inicialmente se tiene oro metálico en toda la región acuosa, pero al añadirle cianuro este actúa como ligando el cual permite formar un ion complejo con el oro Au(CN)2- lo cual permite aumentar la solubilidad del oro, es importante tener en cuenta el pH de trabajo debido a que a pHs ácidos se genera contaminación por el la formación de HCN, por lo tanto es recomendable trabajar con pHs básicos o de lo contrario en auto clave para evitar el escape del HCN.

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5 CONCLUSIONES Con respecto a la información encontrada en los diagramas de Pourbaix se pudo observar que cuando se trabajaba con concentraciones menores de las especies aumentó considerablemente las fracciones de estabilidad de los elementos disueltos en agua. También se encontró que la temperatura un comportamiento similar con la temperatura, a medida que esta aumenta, la disolución de las especies en la zona acuosa disminuye. Se pudo observar la importancia de las sustancias químicas que actúan como ligando ya que gracias a estas se permitió la formación de iones complejos los cuales permitieron que los elementos que son inertes como el Au y Ag pudieran ionizar en el agua. Se analizó que una variación de presión en el sistema no presenta un cambio brusco en este, por lo cual se concluye que la presión no es un parámetro relevante o influyente en la solubilidad de las diferentes especies. Se pudo entender que diagramas de Pourbaix son de uso fundamental para el manejo, control del equilibrio químico y formación de especies deseadas en los procesos de síntesis inorgánicos; estos muestran las áreas de predominancia, limitan la estabilidad termodinámica de las especies iónicas y solidas que existen en los sistemas acuosos. Se observó que en los diagramas de Pourbaix puede dirigirse la obtención de ciertas especies mediante el control del pH y potenciales de óxido-reducción de las especies presentes. Este tipo de diagramas son de gran utilidad en la industria química, enfocado a la parte ambiental, para predecir la formación de especies inorgánicas en lagos, mares y diferentes ecosistemas acuáticos a diferentes profundidades. En Geoquímica son útiles para estudiar las sustancias inorgánicas formadas en el suelo con los cambios de pH y de las condiciones oxidantes, también para estudiar la composición de rocas entre otros. Pese a que los diagramas de Pourbaix no presentan las reacciones que lo componen y en qué tiempo determinado sucederán; este si da un claro indicio de la probabilidad con que se lleven a cabo dichas reacciones a un determinado pH y potencial electroquímico. Esto se debe a que estos diagramas no muestran la cinética del sistema; si no que representan la estabilidad termodinámica de las fases.

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6 BIBLIOGRAFÍA Manual HSC CHEMISTRY FOR WINDOWS. Chemical Reaction and equilibrium software with extensive thermochemical database. Version 4.0. 1999 DOMIC, Esteban. Hidrometalurgia. Fundamentos, procesos y aplicaciones. Chile 2004. Interacciones Débiles en Sistemas Acuosos. (s.f.). Recuperado el 10 de 12 de 2015, de http://povplanet.webnode.es/bioquimica/el-agua/interacciones-debiles-en-sistemas-acuosos/

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