TPN° 4 Electroquímica

7/23/2019 TPN° 4 Electroquímica

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Geoquímica II-2015

Trabajo Práctico N° 4

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Electroquímica

1) Clasifique los siguientes iones en orden de fuerza creciente como agentes oxidantes en

medio ácido: NO3- (ac); Ag+ (ac); Cr2O7= (ac). La tabla de los potenciales redox figura en elfinal de este TP.

2) En base a la reacción:

MnO2 (s) + Fe+2 + H+ Mn+2 + Fe+3 + H2O

a. Construya el diagrama convencional de la pila. Indique el ánodo, cátodo y tipo de electrodo

que es cada uno de ellos.

b. Indicar el sentido del movimiento de los electrones.

c. Calcular el potencial de esa pila a pH = 2 y la energía libre. La concentración de Fe+2 es

de 0,01 M; la concentración de Mn+2 es 0,015 M y la de Fe+3 es 0,020 M.

ℑ = 96.500 coulombio = 23,06 Kcal/mol.v = 96,5x103 J/v.mol

(Rta: 0,25 v; ΔF= -11,53 Kcal/mol = -48,19 KJ/mol).

3) El oxidante natural más fuerte encontrado comúnmente en la naturaleza es el oxígeno

atmosférico (O2) y por lo tanto la ecuación para el límite superior de los potenciales rédox

es:

O2 + H+ H2O

a. Establecer la ecuación de Nerst para esta reacción a pH = 3,2; a pH = 7 y a pH = 9; y

representar en un gráfico de Eh vs pH. ¿Existe una vinculación entre el potencial y la

concentración de protones de hidrógeno? (Rta: Eh = 1,03 v; 0,806 v; 0,688 v).

b. Calcular ΔF° y Ke. (Rta: ΔF° = -56,73 Kcal/mol volt; Ke = 13,88x1041).

Nota: la presión normal de O2 sobre la superficie terrestre es de 0,20 atm.

R = 0,082 l atm/K mol; ℑ = 23,06 Kcal/mol volt; T = 25° C; P = 1 atm.



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4) a. ¿Cuál de los dos minerales será más estable: la siderita o la hematita?

FeCO3 + H2O Fe2O3 + H2CO3 + H+ + e-

Siderita Hematita

b. Calcular el pH del sistema cuando el Eh sea de (-0,2) voltios si la concentración del ácido

carbónico es de 1M. (Rta: pH = 1,53).

Datos:

ΔF°siderita = -666,7 Kj/mol; ΔF°agua = -237, 1 Kj/mol; ΔF°hematita = -742, 2 Kj/mol; ΔF°ácido

carbónico = -623,1 Kj/mol. Todos los valores son para una T = 25° C.

ℑ = 96.500 coulombios = 23,06 Kcal/mol x voltio (1 cal = 4,18 J).

5) Un depósito de carbón que mostraba bajos contenidos de azufre (pirita) y cementado por

siderita, se encuentra asociado a materiales lutíticos. Las bajas concentraciones de pirita,

(responsable de la generación de aguas ácidas en estos ambientes) y la importante capacidad

de neutralización asociada a los carbonatos presentes en los materiales lutíticos sugerían que

el problema de drenaje ácido de las escombreras no sería de mayor relevancia cuando se

comenzaran las labores mineras.

Sin embargo, al cabo de un año de laboreo, las aguas medianamente ácidas del lavado de las

escombreras (con valores de pH entre 4 y 7) mostraban elevadas concentraciones de Mn (60

mg/l), es decir, mucho mayores que los límites permitidos en los efluentes de minas. En

cambio, las concentraciones de hierro disuelto en esas aguas eran mucho más reducidas.

Para identificar la fuente de Mn en las aguas se realizaron estudios mineralógicos detalladosde los materiales en contacto con las mismas, encontrándose que la principal fuente de este

elemento se encontraba en la red de la siderita cementante de los materiales lutíticos.

a. ¿Cuáles son las características del medio de las escombreras para que se produzca la

disolución de la pirita?

b. En dichas condiciones, ¿qué sucede con las lutitas? ¿Qué iones aportan al medio?

c. ¿A qué se debe que el catión Mn+2 permanezca en solución mientras que la concentración

del Fe+2 sea tan baja?

d. Proponga una solución al problema de la contaminación.



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