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Lunes 14 de octubre de 2013
Autor: Q.I. Eduardo García Ramírez
¡Caballo herido! Parte I. La restauración de obras de arte es un proceso sumamente delicado. El uso de
ácido nítrico en la limpieza de esculturas de bronce se abandonó desde el año 1950 debido a la reacción que
tiene esta sustancia con los metales que componen la aleación, entre los que se encuentran Cu, Zn y Sn. La
famosa escultura de “El caballito” de la ciudad de México está hecha de bronce. La ecuación de la reacción
entre el ácido nítrico y el cobre es la siguiente:
a Cu + b HNO3 → c Cu(NO3)2 + d NO2 + e H2O
¿Cuál es el valor que se obtiene para “e” al balancear esta ecuación?
Respuesta corta: El valor del coeficiente “e” es de 2.
Respuesta desarrollada:
Analizando los números de oxidación observamos que el cobre modifica su número de oxidación de 0 a +2,
mientras que el nitrógeno cambia de +5 a +4. El hidrógeno y el oxígeno mantienen constante su número de
oxidación.
Cu° → Cu2+ + 2e
N5+ + 1e → N4+
Procedemos a igualar los electrones en cada semi-reacción, para ello multiplicamos la ecuación del
nitrógeno por 2 y la del cobre por 1.
1 (Cu° → Cu2+ + 2e )
=
Cu° → Cu2+ + 2e
2 (N5+ + 1e → N4+)
=
2N5+ + 2e → 2 N4+
Una vez determinados los coeficientes de cada elemento que modifica su número de oxidación,
procedemos a balancear la ecuación completa:
Cu + b HNO3 → Cu(NO3)2 + 2 NO2 + e H2O
En el caso del nitrógeno, en el nitrato de cobre tenemos átomos que no modificaron su número de oxidación,
de esta manera, el total de moles de nitrógeno en los productos es de 4, por ello, el coeficiente b debe ser 4.
Finalmente igualamos los hidrógenos y con ello se determina el coeficiente que corresponde al agua.
Cu + 4 HNO3 → Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O
La respuesta al reto es 2.
Miércoles 16 de octubre de 2013
Autor: Q.I. Eduardo García Ramírez
Caballo herido. Parte II. Para dar mantenimiento a la escultura del caballito emplearon ácido nítrico al
30% en masa, increíble pero cierto. Este tratamiento provocó la disolución de parte del bronce de la
escultura. Considerando que la densidad de la solución de ácido nítrico es de 1.15 g/ml ¿cuántos gramos
de cobre pueden reaccionar con 10 ml del ácido nítrico empleado en el mantenimiento de este
monumento histórico?
Respuesta corta: Masa de cobre que se disuelve es 0.8686 gramos
Respuesta desarrollada:
Empleamos la reacción balanceada del reto del lunes:
Cu + 4 HNO3
→ Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O
La masa de ácido nítrico presente en 10 ml de solución es:
Masa de ácido nítrico = (10 mL) (0.30) (1.15 g/ml) = 3.45 g
La masa de cobre que puede reaccionar con el ácido será:
Masa de cobre = = 0.8686 g
Viernes 18 de octubre de 2013
Autor: Q.I. Eduardo García Ramírez
Caballo herido. Parte III. La disolución de la aleación de bronce de la escultura del caballito provocó un
fenómeno curioso. El zinc de la aleación es más reactivo que el cobre, por ello, la aleación sufrió una
modificación en su composición, la parte interna es más rica en zinc que la superficie. Esta alteración de la
aleación provoca una diferencia de potencial entre estas dos zonas, lo cual puede acelerar la oxidación de la
escultura. ¿Cuál es la diferencia de potencial para la reacción Zn + Cu2+ → Cu + Zn2+ en condiciones estándar?
Respuesta corta: El potencial desarrollado es de 1.1 V
Respuesta desarrollada:
Los potenciales de reducción de cada uno de los procesos indicados son los siguientes:
Cu2+ + 2 e → Cu Eº = 0.34 V
Zn2+ + 2 e → Zn Eº = - 0.76 V
En la reacción se aprecia que el cobre se reduce mientras que el zinc se oxida. Siguiendo con las normas del
cálculo de potencial de la celda, en condiciones estándar, donde
Eº celda = Eº cátodo – Eº ánodo, donde se considera que el cátodo es la especie que se reduce
originalmente, el valor será:
Este potencial indica que habrá una reacción espontánea en la escultura y se puede tener un proceso
interno de corrosión.