En una planta industrial de abonos químicos se produce la síntesis y el tratamiento adecuado de sulfato de cobre (II) con el fin de venderlo a unos viveros que se encuentran en las proximidades.
Un operario se encontraba realizando tareas de mantenimiento, cuando una herramienta pesada se le escapó y fue a chocar con una de las tuberías que conducían la disolución de sulfato de cobre (II), resultando ésta perforada.
Como consecuencia, la producción se paró y para no tener que desmontar toda la tubería, se decidió utilizar una abrazadera de una aleación de hierro para tapar el agujero provocado en el accidente, y así poder continuar con la producción.
Sin embargo, dos semanas después, en las que la planta funcionó a pleno rendimiento, las alarmas se desataron otra vez porque la abrazadera estaba perdiendo grandes cantidades de la disolución de sulfato de cobre (II). Al parar la producción nuevamente y analizar qué era lo que había pasado, los técnicos observaron que la parte interior de la abrazadera había sido degradada, de manera que su diámetro era mayor que el diámetro de la tubería.
¿A qué puede deberse que la abrazadera se haya desgastado?
Pista: Aunque los metales están juntos en la tabla periódica, algunos de ellos no se llevan excesivamente bien.
Respuesta:
El manejo de disoluciones con cationes metálicos, o la exposición de los metales al agua, suele ser uno de los aspectos donde los químicos deben prestar una especial atención, debido a la tendencia que tienen estas especies a oxidarse o reducirse. Seguro que todos hemos visto alguna vez imágenes de barcos con casco de metal en avanzado estado de corrosión, consecuencia precisamente de haber estado expuesto a un medio muy agresivo desde el punto de la oxidación como es el agua de mar.
Sin embargo, hay que tener presente que un proceso de oxidación implica siempre una reducción. Por ello, cuando una especie se oxida, pierde electrones, los cuales son captados por otra especie, que se reduce.
Los potenciales normales de reducción son una medida de la tendencia que tiene una especie para reducirse. Cuanto más positivo sea este valor de potencial, mayor será la tendencia a reducirse.
En el caso que nos ocupa, tenemos dos especies metálicas que son susceptibles de ganar o perder electrones. El catión Cu2+ es un claro candidato a reducirse, de manera que neutralice su carga positiva y pase a un estado de oxidación 0, es decir, cobre metálico. Por su parte, el Fe procedente de la aleación, puede oxidarse, y pasar a un estado de oxidación Fe2+. Podemos plantear la reacción de oxidación y de reducción de ambos procesos junto con los potenciales normales tabulados:
Como vemos, el potencial de reacción es positivo, lo cual nos indica que la reacción es espontánea, es decir, que transcurre por sí sola sin un aporte externo de energía
Por tanto, lo que está ocurriendo es ni más ni menos que un proceso electroquímico en donde la abrazadera de hierro se está “diluyendo” como consecuencia de la oxidación del hierro y la reducción de los cationes Cu(II) de la disolución de sulfato de cobre.