Sistemas Inorganicos

Diagramas de Frost-Ebsworth – Diagramas de potencial

 Interpretación gráfica que resume las relaciones redox para especies que contienen un elemento determinado en diferentes estados de oxidación.  Representa valores de -  G⁰/F para la formación de M(N) a partir de M(0)  G⁰ = nFE ⁰

Gráficamente se representan valores de nE⁰ (equivalente voltio; V) para un par M(N)/M(0) frente al número de oxidación, N, del elemento

Al ser una representación de la energía libre estándar de formación frente al número de oxidación, el estado de oxidación más estable corresponde a la especie situada más abajo en el diagrama de Frost.

Construcciónde un diagrama de Frost  Mn  G⁰ = 0  Mn (II) E⁰ (Mn2+/Mn) = - 1.19 V  G⁰ = - nFE⁰ = -2 x F x (-1.19) = + 2.38 F -  G⁰ /F = - 2.38 V  Mn (III) E⁰ (Mn3+/Mn2+) = + 1.54 V  G⁰ = - nFE⁰ = -1 x F x 1.54 = - 1.54 F En relación a Mn(0): -  G⁰ /F = (1.54 - 2.38) = - 0.84 V Mn (IV) E⁰ (MnO2/Mn3+) = + 0.95 V  G⁰ = - nFE⁰ = -1 x F x 0.95 = - 0.95 F En relación a Mn(0): -  G⁰ /F = (0.95 + 1.54 - 2.38) = + 0.11 V Mn (VI) ; (HMnO4)- -  G⁰ /F = + 4.31 V Mn (VII) ; (MnO4)- -  G⁰ /F = + 5.21 V

 Para el cambio de O2a H2O2, del número de oxidación de 0 a –1, n= -1 -  G⁰ /F = nE⁰ = (-1) x 0.7 = - 0.7 V  Para el cambio de O2a H2O, n=-2 -  G⁰ /F = nE⁰ = (-2) x 1.23 = - 2.46 V La pendiente (m) de la línea que une dos puntos es igual al potencial normal del par formado por las dos especies que representan los dos puntos. m = tg α = nE⁰/ N = [-1 x E⁰(H2O/H2O2)]/ -1 = 1.76 E⁰(H2O/H2O2)

2 H2O – 2e-  H2O2 + 2 H+

α

H2O2 O2

m = tg α = nE⁰/ N = 4.35 / 3 = 1.45 E⁰(HNO2/N2)

HNO2 + 3 H+ + 3e-  ½ N2 + H2 O

α

básico

m = tg α = [nE⁰ (Mn3+) - nE⁰ (Mn2+) ] / 1 m = 3 x E⁰ (Mn3+/Mn) - 2 x E⁰ (Mn2+/Mn) E⁰ (Mn3+/Mn) = [1 x E⁰ (Mn3+/Mn2+) + 2 x E⁰ (Mn2+/Mn)] / 3 m = 3 x [1xE⁰ (Mn3+/Mn2+) + 2xE⁰ (Mn2+/Mn)] / 3 ] – 2 x E⁰ (Mn2+/Mn) m = E⁰ (Mn3+/Mn2+)

α

Utilidad de los diagramas  Impresión rápida cualitativa que permite predecir las tendencias de las propiedades químicas de las distintas especies.  Consideraciones: 1. La especie más estable es la que se encuentra más abajo en el diagrama de Frost.

2. Cuanto más inclinada sea la línea que une a dos puntos del diagrama mayor será el potencial del par.

Se puede deducir la espontaneidad de la reacción entre dos pares cualesquiera comparando las líneas correspondientes

Cu2+

Cu

NO

HNO3

m (HNO3/NO) > m (Cu2+/Cu)

2 HNO3 + 3 Cu + 6 H+  2 NO + 3 Cu2+ + 4 H2 O

3. En un diagrama de Frost, se puede deducir que un ion o molécula es inestable con respecto a su desproporción

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