Reacción hierro y cobre

PREGUNTAS

1. 3. Las reacciones con sus correspondientes nombres se encuentran en las páginas 2 y 3.

2. Los gases observados al adicionar el HNO3 al cobre son el NO2 los cuales son de color naranja.

4. 5. Para la reducción del cobre si se pueden utilizar otros metales, pero no se utilizan debido a que generarían un mayor gasto de energía, esto se demuestra a continuación hallando los potenciales de reducción y los respectivos cambios en la energía libre de Gibbs para los elementos hierro, magnesio, plomo estaño y zinc.

Reacción hierro y cobre

Cu +2 + 2e Cu0 E°= 0.340

Fe0 Fe+2 + 2e- E°= - 0.440

Fe0 + Cu +2 Fe+2 + Cu0

E0celda = E0reduccion – E0oxidacion

E0cel = 0.340V- (-0.440V)=0.78 V

ΔG =-nFE

ΔG=-(2mol e-)(96485 C/1mol e-)(0.78V)= -150 kJ

Reacción magnesio y cobre

Cu +2 + 2e Cu0 E°= 0.340

Mg0 Mg+2 + 2e E°=-2.356

Mg0 + Cu +2 Mg+2 + Cu0

E0cel = 0.340V-( -2.356 V)= 2.7 V

ΔG=-(2 mol e-)( 96485 C/1 mol e-)(2.7V)=-521 kJ

Reacción de plomo y cobre

Cu +2 + 2e- Cu0 E°= 0.340

Pb0 Pb+2 + 2e- E°= - 0.125

Pb0 + Cu+2 Pb+2 + Cu0

E0cel = 0.340V-( -0.125V )=0.456V

ΔG=-(2mole-)(96485C/1mol e-)(0.456V)=-89.7 kJ

Reacción de estaño y cobre

Cu+2 + 2e- Cu0 E°= 0.340

Sn0 Sn+2 + 2e- E°= - 0.137

Sn0 + Cu+2 Sn+2 + Cu0

E0cel = 0.340V-(-0.137V)=0.477V

ΔG=-(2mole-)(96485C/1mole-)(0.477V)=-92.04 kJ

Reacción cinc y cobre

Cu +2 + 2e- Cu0 E°= 0.340

Zn0 Zn+2 + 2e- E°=- 0.763

Zn0 + Cu +2 Zn+2 + Cu0

E0cel = 0.340V-(-0.763V)=1.103V

ΔG=-(2mol e-)(96485C/1mol e-)(1.103V)=-213 kJ

De acuerdo con estos resultados, los metales más apropiados para la reducción del cobre son el magnesio y el cinc, dado que son los que menos energía consumen. Mientras más negativo sea el cambio de energía mejor efectividad va a tener en la reacción.

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