Metales y Metalurgia Brown_5728649582b8693926b2e7bb427358c5

23.8 Química de algunos metales de transición 941
como en efecto ocurre. En presencia de aire, en cambio, el Fe 2 (ac) tiende a oxidarse
a Fe 3 (ac), como lo indica la fem estándar positiva de la ecuación 23.26:
4Fe 2 (ac) O 2 (g) 4H (ac) —: 4Fe 3 (ac) 2H 2 O(l)
E° 0.46 V [23.26]
Seguramente hemos visto casos en los que el agua que gotea de una llave u otra salida
ha dejado una mancha de color pardo (véase la Figura 23.29 »). Este color se debe
al óxido de hierro(III) insoluble, formado por oxidación del hierro(II) presente en
el agua:
4Fe 2 (ac) 8HCO 3 (ac) O2(g) —:
2Fe 2 O 3 (s) 8CO 2 (g) 4H 2 O(l) [23.27]
Cuando el hierro metálico reacciona con un agente oxidante como ácido nítrico
diluido y caliente, se forma Fe 3 (ac) directamente:
Fe(s) NO 3 (ac) 4H (ac) —: Fe 3 (ac) NO(g) 2H 2 O(l) [23.28]
En el estado de oxidación 3 el hierro es soluble en disolución ácida en forma del ion
hidratado, Fe(H 2 O) 3 6 . Sin embargo, este ion se hidroliza con facilidad (Sección
16.11):
Fe(H 2 O) 3 6 (ac) —: Fe(H 2 O) 5 (OH) 2 (ac) H (ac) [23.29]
Cuando se hace más básica una disolución ácida de hierro(III), se forma un precipitado
pardo rojizo gelatinoso, cuya descripción más exacta corresponde a un óxido hidratado,
Fe 2 O 3 · nH 2 O (Figura 23.30 »). En esta formulación n representa un número
indefinido de moléculas de agua, el cual depende de las condiciones precisas de
la precipitación. Por lo regular, el precipitado que se forma se representa simplemente
como Fe(OH) 3 . La solubilidad del Fe(OH) 3 es muy reducida (K ps 4 10 38 ). Este
compuesto se disuelve en disolución fuertemente ácida pero no en disolución básica.
El hecho de que no se disuelve en disolución básica constituye la base del proceso
Bayer, en el que se separa el aluminio de sus impurezas, que son principalmente de
hierro(III). • (Sección 23.3)
Á Figura 23.29 La presencia de
sales de hierro disueltas en una red
de distribución de agua produce
manchas debidas a depósitos de Fe 2 O 3 .
Á Figura 23.30 La adición de una
disolución de NaOH a una disolución
acuosa de Fe 3 provoca la precipitación
de Fe(OH) 3 .
Cobre
En su química en disolución acuosa, el cobre presenta dos estados de oxidación: 1
(cuproso) y 2 (cúprico). En el estado de oxidación 1 el cobre posee una configuración
electrónica 3d 10 . Las sales de Cu suelen ser insolubles en agua y, en su mayoría,
de color blanco. En disolución, el ion Cu se desproporciona con facilidad:
2Cu (ac) —: Cu 2 (ac) Cu(s) K eq 1.2 10 6 [23.30]
Debido a esta reacción y a que el cobre(I) se oxida fácilmente a cobre(II), la mayoría
de las veces en disolución, el estado de oxidación 2 es con mucho el más común.
Muchas sales de Cu 2 , entre ellas Cu(NO 3 ) 2 , CuSO 4 y CuCl 2 , son solubles en
agua. El sulfato de cobre pentahidratado (CuSO 4 · 5H 2 O), una sal de uso muy extendido,
tiene cuatro moléculas de agua ligadas al ion cobre y una quinta unida al ion
SO 2 4 por puentes de hidrógeno. Esta sal es azul (se conoce también como vitriolo
azul; véase la Figura 23.31»). Las soluciones acuosas de Cu 2 , en las que el ion cobre
está coordinado con moléculas de agua, también son azules. Entre los compuestos
insolubles de cobre(II) está el Cu(OH) 2 , el cual se forma cuando se agrega NaOH
a una disolución acuosa de Cu 2 (Figura 23.32 »). Este compuesto azul pierde agua
con facilidad cuando se calienta y forma óxido de cobre(II), de color negro:
Cu(OH) 2 (s) —: CuO(s) H 2 O(l) [23.31]
El CuS es uno de los compuestos de cobre(II) más insolubles (K ps 6.3 10 36 ).
Esta sustancia negra no se disuelve en NaOH, NH 3 ni ácidos no oxidantes como el
HCl. En cambio, sí se disuelve en HNO 3 , que oxida el sulfuro a azufre:
3CuS(s) 8H (ac) 2NO 3 (ac) —:
3Cu 2+ (ac) + 3S(s) + 2NO(g) + 4H 2 O(l)
[23.32]
Á Figura 23.31 Cristales de sulfato
de cobre (II) pentahidratado,
CuSO 4·5H 2 O.
Á Figura 23.32 La adición de una
disolución de NaOH a una disolución
acuosa de Cu 2 provoca la precipitación
de Cu(OH) 2 .