Termodinámica de las sales en electro-obtención

Termodinámica de las sales en electro-obtención

Alumno: Diego Muñoz Avendaño

              Carla Román Casanova

Carrera: Ingeniería en Metalurgia

Asignatura: Electrometalurgia

Docente: Marlene Bou Bou

Fecha: Martes 09 de mayo

Sección: 491

Índice

1   Introducción………………………………………………………………………………… 3

2    Objetivos………………………….…………………..……………………………………… 3

3    Marco teórico………………………………………..……………………………………… 4

3.1  Entalpía……………………………………………...……………..………….………….... 4

3.2  Ley de Hess…………………………………...…………………..……………………...… 5

3.3  Energía libre de Gibbs y potencial estándar de reducción…....………………….... 6

4     Ley de Nernst………………………………………………………………………………. 7

5  Conclusión……………………………………………..……………………………………… 8

Introducción

Una sal se compone básicamente de compuestos de electronegatividad opuesta, que en este caso es un ácido y una base. Enfocados en la electro-obtención, la gran mayoría (por no decir todos) de los electrolitos que ingresan a las celdas son una sal, como ejemplo claro está el sulfato cúprico, el cual viene del proceso de extracción por solventes y además se encuentra acompañado de impurezas de magnesio, hierro o cloro, las cuales también formaran sales una vez se produzca la ionización del electrolito. Ahora bien, existen diversas ramas de la físico-química que permitirán o facilitaran el reconocimiento de las variables que puedan presentar las reacciones, donde uno de los casos es la termodinámica, que se encargara de reconocer las energías de un sistema en condiciones de equilibrio.

Termodinámicamente hablando, se procurara hacer énfasis principal a la entalpía, energía libre de Gibbs, y al potencial de reducción, todo esto enfocado en el proceso de electro-obtención, donde la finalidad es mediante leyes aplicadas a la termodinámica, como lo son la Ley de Hess, Ley de Nernst y Energía libre de Gibbs, demostrar su aplicación en una disolución de sal en una celda electroquímica, corroborando mediante las leyes los conocimientos teóricos que conocemos al respecto de la termodinámica del proceso.

Objetivos:

1. Demostrar mediante la Ley de Hess la entalpía correspondiente a una solución acuosa formada por una sal dentro de una celda electroquímica.
2. Verificar que el proceso de electro-obtención no es espontaneo en condiciones estándar mediante ΔG y ΔE

Marco teórico

Entalpía

Es importante reconocer los conceptos fundamentales termodinámicos que serán aplicados para determinar diferentes variables dentro de una celda electroquímica, con la finalidad de identificar su utilidad y aplicación, en este caso, a una celda de electro-obtención, es decir, a una reacción producida mediante energía eléctrica, no espontanea.

Calor de formación.- El calor de formación de un compuesto será el incremento del contenido calorífico ΔH cuando se forma 1 mol de la sustancia a partir de sus elementos en condiciones estándar. Donde para cada compuesto se deberá definir el estado físico que se encuentra, ya que la entalpía va a variar según el estado físico que se encuentre. 

Calor de reacción.- Los calores de formación de los compuestos presentes en una reacción tienen una relación importante con los calores de reacción. Además el calor de formación de un compuesto será igual a su contenido calorífico ΔH.

 En base a esto, resultada posible determinar el cambio térmico de una reacción, siempre que se conozcan los calores de formación de las sustancias que toman parte la reacción.

Dentro de la termoquímica se establecen dos leyes fundamentales, la primera establece que la cantidad de calor necesaria para descomponer un compuesto en sus elementos es igual al calor desarrollado cuando dicho compuesto se forma a partir de sus elementos; es decir, el calor de descomposición de un compuesto es numéricamente igual a su calor de formación, pero de signo opuesto. Mientras que la segunda ley indica que el cambio térmico en una reacción química es el mismo tanto si se verifica de una vez como si lo hace en varias etapas. Esto significa que el calor total de reacción depende únicamente de los estados inicial y final y no de los estados intermedios a través de los cuales pueda pasar el sistema, esto es lo que se conoce como la ley de Hess.

Entalpía de reacción

A continuación se expondrá un ejemplo mediante la reacción global de la electro-obtención del cobre, donde se debe cumplir la ley de Hess y determinar que este proceso será una reacción endotérmica debido a la energía que necesita el sulfato de cobre para disociarse en iones.

 Reacción global: E.e + CuSO4 + H2O → H2SO4 + ½ O2 + Cu0

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Aplicamos ley de Hess:

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