Determinación de cobre y níquel en una aleacion monetaria.
Páginas: 10 (2386 palabras)
Publicado: 3 de diciembre de 2011
Determinación de cobre y níquel en un metal monel.
Introducción.
El metal monel, aleación de elevada resistencia a la corrosión y muy probablemente así denominado por haber sido utilizado para fabricar moneda, está constituido por cobre y niquel como elementos mayoritarios y aluminio, hierro, cobre y cinc como minoritarios. Es una aleación cuyo elemento base es el cobre y como los sontambien los latones comunes, constituidos por cobre y cinc en diversas proporciones (p.e. los latones para láminas y chapas suele contener en torno al 70% de Cu y 30% de Zn) a menudo con impurezas de plomo, hierro, estaño y a veces también de níquel, arsénico, zufre, fósforo y bismuto, en pequeñas cantidades. Otras aleaciones base cobre son los bronces,constituidos por cobre y estaño (típicamente entorno al 90% de Cu y 10% de Sn). El análisis de este tipo de materiales comprende, además de la determinación de los elementos constitutivos, también la determinación de las impurezas, habitualmente estan implicados los mismos o muy parecidos métodos de determinación y la puesta en disolución de este tipo de aleaciones se lleva a cabo fácilmente con HNO3 1:1.
El cobre se analiza habitualmente porelectrogravimetría. El análisis electrogravimétrico se basa en depositar electrolíticamente el analito en forma de sólido sobre la superficie del electrodo. El aumento de masa del electrodo nos indica cuanto analito había presente. Típicamente, el analito se deposita sobre un cátodo de malla de Pt, químicamente inerte, que ha sido limpiado cuidadosamente.
Las reacciones que tienen lugar son:Cu2+ + 2e- ( Cu E0= 0,34V
H2O ( 2H+ + 1/2O2 + 2e- Eº= -1,23V
Cu2+ + 2H2O ( 2Cu + 1/2O2 + 4H+ Eº= -0,89V
El signo negativo indica que la reacción anterior es espontánea de derecha a izquierda. Para que la electrolisis se realice, esto es, para que la reacción suceda tal como está escrita, debemos aplicar, en condiciones estándar, un voltaje de 0,89 V. Este valor se puede calcular paracualquier condición, y conforme avance la electrolisis, utilizando la ecuación de Nernst para cada una de las semireacciones. Sin embargo, para que la electrolisis tenga lugar es necesario aplicar un voltaje mayor al deducido teóricamente empleando la ecuación de Nernst. Esto es debido a tres factores: el potencial óhmico, la polarización por concentración y el sobrepotencial de activación opolarización cinética.
El potencial óhmico surge como consecuencia de la resistencia que opone la celda electrolítica al flujo de corriente y es igual, de acuerdo a la ley de Ohm, al producto de la intensidad de corriente por la resistencia. La polarización por concentración surge como consecuencia del gradiente de concentración alrededor del electrodo. En efecto, antes de inciarse la electrolisisla concentración de iones Cu2+ es uniforme en todo el seno de la disolución. Sin embargo, a medida que transcurre la electrolisis, se genera un gradiente de concentración en la interfase entre el electrodo y el seno de la disolución siempre que la velocidad con que se reduce el ión cobre (y por lo tanto desaparece de la interfase) sea mayor que la velocidad con que estos iones son transportadosdesde el seno de la disolución hacia dicha interfase mediante difusión, migración o convección. Este hecho hace que el potencial catódico sea menor de lo predicho por la ecuación de Nernst utilizando las concentraciones del seno de la disolución y que, por lo tanto, el potencial que es necesario aplicar para llevar a cabo la electrolisis sea mayor. Finalmente, el sobrepotencial de activación opolarización cinética es el voltaje necesario para mantener una determinada velocidad de transferencia de electrones entre la especie electroactiva y el electrodo. Así pues, es necesario un potencial adicional para superar la barrera de energía de activación de la semirreacción. La polarización cinética depende en gran medida de la naturaleza del electrodo. En el caso concreto de la formación de...
Introducción.
El metal monel, aleación de elevada resistencia a la corrosión y muy probablemente así denominado por haber sido utilizado para fabricar moneda, está constituido por cobre y niquel como elementos mayoritarios y aluminio, hierro, cobre y cinc como minoritarios. Es una aleación cuyo elemento base es el cobre y como los sontambien los latones comunes, constituidos por cobre y cinc en diversas proporciones (p.e. los latones para láminas y chapas suele contener en torno al 70% de Cu y 30% de Zn) a menudo con impurezas de plomo, hierro, estaño y a veces también de níquel, arsénico, zufre, fósforo y bismuto, en pequeñas cantidades. Otras aleaciones base cobre son los bronces,constituidos por cobre y estaño (típicamente entorno al 90% de Cu y 10% de Sn). El análisis de este tipo de materiales comprende, además de la determinación de los elementos constitutivos, también la determinación de las impurezas, habitualmente estan implicados los mismos o muy parecidos métodos de determinación y la puesta en disolución de este tipo de aleaciones se lleva a cabo fácilmente con HNO3 1:1.
El cobre se analiza habitualmente porelectrogravimetría. El análisis electrogravimétrico se basa en depositar electrolíticamente el analito en forma de sólido sobre la superficie del electrodo. El aumento de masa del electrodo nos indica cuanto analito había presente. Típicamente, el analito se deposita sobre un cátodo de malla de Pt, químicamente inerte, que ha sido limpiado cuidadosamente.
Las reacciones que tienen lugar son:Cu2+ + 2e- ( Cu E0= 0,34V
H2O ( 2H+ + 1/2O2 + 2e- Eº= -1,23V
Cu2+ + 2H2O ( 2Cu + 1/2O2 + 4H+ Eº= -0,89V
El signo negativo indica que la reacción anterior es espontánea de derecha a izquierda. Para que la electrolisis se realice, esto es, para que la reacción suceda tal como está escrita, debemos aplicar, en condiciones estándar, un voltaje de 0,89 V. Este valor se puede calcular paracualquier condición, y conforme avance la electrolisis, utilizando la ecuación de Nernst para cada una de las semireacciones. Sin embargo, para que la electrolisis tenga lugar es necesario aplicar un voltaje mayor al deducido teóricamente empleando la ecuación de Nernst. Esto es debido a tres factores: el potencial óhmico, la polarización por concentración y el sobrepotencial de activación opolarización cinética.
El potencial óhmico surge como consecuencia de la resistencia que opone la celda electrolítica al flujo de corriente y es igual, de acuerdo a la ley de Ohm, al producto de la intensidad de corriente por la resistencia. La polarización por concentración surge como consecuencia del gradiente de concentración alrededor del electrodo. En efecto, antes de inciarse la electrolisisla concentración de iones Cu2+ es uniforme en todo el seno de la disolución. Sin embargo, a medida que transcurre la electrolisis, se genera un gradiente de concentración en la interfase entre el electrodo y el seno de la disolución siempre que la velocidad con que se reduce el ión cobre (y por lo tanto desaparece de la interfase) sea mayor que la velocidad con que estos iones son transportadosdesde el seno de la disolución hacia dicha interfase mediante difusión, migración o convección. Este hecho hace que el potencial catódico sea menor de lo predicho por la ecuación de Nernst utilizando las concentraciones del seno de la disolución y que, por lo tanto, el potencial que es necesario aplicar para llevar a cabo la electrolisis sea mayor. Finalmente, el sobrepotencial de activación opolarización cinética es el voltaje necesario para mantener una determinada velocidad de transferencia de electrones entre la especie electroactiva y el electrodo. Así pues, es necesario un potencial adicional para superar la barrera de energía de activación de la semirreacción. La polarización cinética depende en gran medida de la naturaleza del electrodo. En el caso concreto de la formación de...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.