Diagrama de Pourbaix para el Cobre

Kevin Cogollo Alvarado

Carlos Serna Gonzalez

Reacciones electroqumicas con H+

2 + 3+ +

+ + 22 (1)

22 + 4+ +

+ + 22 (2)

2 + 2+ + 2

2 + 2 (3)

2 + 2+ + 2 22 + 2 (4)

22 + 4+ + 2

+ 22 (5)

22 + 2 + 2

2 + 2

+ (6)

222 + 6+ + 2

2 + 32 (7)

Reacciones electroqumicas sin H+

2+ + + (8)

2+ +2 (9)

Reacciones qumicas con H+ (dependen del pH y no hay transferencia de electrones)

2+ + 22 2

+ 3+ (10)

2

2

2 + + (11)

2+ + 2 + 2+ (12)

+ 2 2

2 + 2+ (13)

Reacciones del agua

2 + 4+ + 4

22 (14)

2+ + 2 2 (15)

A continuacin se procede a calcular el potencial dependiendo de la reaccin.

Para la reaccin del agua.

=

[

22

2+4]

=

[

2 2+2

]

Considerando presiones a 1 atm de oxgeno e hidrogeno para las reacciones (14) y (15) y

potenciales estndar se tiene lo siguiente operando un poco

= 1.228 0.0591 (14)

= 0.00 0.0591 (14)

Para las reacciones electroqumicas con H+ en forma general se tiene lo siguiente

+ + + + 2

Y a partir de esto y de la ecuacin de Nernst se tiene lo siguiente

=

[

+

2]

Con

=

= +2.303

[

2]

2.303

Para las reacciones electroqumicas sin H+

= +2.303

[

2]

Para las reacciones qumicas con H+ viene dado por (dependen del pH)

= [2

+]

= [

2

]

Reacciones qumicas sin H+, este tipo de reacciones no se tiene que representar en el diagrama,

pero si considerarla para calcular las condiciones de equilibrio de los otros tres tipos de reacciones

[1].

= [2

]

A continuacin con ayuda de Excel se grafican las ecuaciones previamente planteadas a

condiciones estndar

Para las reacciones de 1-9 Reacciones electroqumicas con y sin H+

Para las del agua se tiene lo siguiente con reacciones (14)-(15)

-7,00

-6,00

-5,00

-4,00

-3,00

-2,00

-1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16

E(V

she

)

pH

Diagrama para reacciones electroqumicas con y sin H+

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Para las reacciones 10-13, Reacciones qumicas con H+

En el anterior caso se varan las concentraciones para poder graficar las lneas horizontales, pero

siempre a condiciones estndares de temperatura y presin. Con lo anterior se puede armar y

combinar con el diagrama de Pourbaix para el cobre con las 13 reacciones que involucran 8

especies de y las reacciones del agua, es importante hacer un cambio de escala de las grficas para

una mejor apreciacin del diagrama y retirando las reacciones metaestables.

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

0 5 10 15

E(V

she

)

pH

Reacciones del agua

14

15

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

0,00 5,00 10,00 15,00

E(V

she

)

pH

Diagrama para reaccin qumica con H+

13

10

11

12

-12,00

-10,00

-8,00

-6,00

-4,00

-2,00

0,00

2,00

4,00

6,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16

E(V

she

)

pH

Diagrama para reacciones electroqumicas con y sin H+

8

10

11

12

13

14

15

1

4

Corrosin

Corrosin alcalina

Cu+2

Cu+

Cu

Cu2O

CuO

HCuO2-

2

REFERENCIA

1. JOS, M. PORTERO, M. Construccin de los diagramas de Pourbaix para los sistemas metal-agua. Depto de

Ingeniera qumica y nuclear. Centro Escuela tcnica superior de ingenieros industriales. Universidad Politecnica

de Valencia.