ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA
Ácido nítrico sobre hierro (Primera parte)
El ácido nítrico cuando actúa
sobre hierro da lugar a diferentes reacciones químicas, según su concentración,
y según la superficie que presente el metal, por eso conviene exponerlo en
dos capítulos dadas las muchas fotografías hechas.
1. REACCIÓN DEL ÁCIDO NÍTRICO 0,5M CON HIERRO
Vamos a trabajar primero con ácido
nítrico con una concentración 0,5M, operando como de costumbre, en la química
a la gota (foto 1). En principio no se producen gases al formarse nitrato
de amonio y nitrato ferroso, aunque, al cabo del tiempo (15 minutos) se puede
desprender nitrógeno (foto 2) apenas perceptible por unas cuantas burbujas.
La producción aumenta (fotos 3 y 4), creciendo la concentración de sales de
hierro y amonio, que forman una película (fotos 4, 4 ampliación, fotos 5 y 5 ampliación). Han transcurrido 30 minutos.
Las fotos 6-8, se hacen pasados 45 minutos. El proceso fotografiado dura 60
minutos.
Foto 11
Foto 2
Foto 12
Foto 4
Foto 10
Foto 9
Foto 8
2. REACCCIÓN DEL ÁCIDO
NÍTRICO 1,5M SOBRE UN CLAVO DE HIERRO
Cuando se emplea ácido nítrico algo mas concentrado (1,5M), la reacción es completamente
distinta, como se aprecia en las fotos (foto 9 y 10). En este caso el ácido
nítrico 1,5M va a actuar sobre un clavo de hierro. Aunque se producen burbujas
de gas incoloro rápidamente, el proceso redox ha variado, ya no es nitrógeno
sino óxido de nitrógeno(I), poco soluble en el agua que queda pegado al metal
que se oxida a hierro(II) ( fotos 11 a 13). La secuencia de fotos dura una
hora.
Las reacciones químicas son las siguientes.
REDUCC: 10HNO3 + 8e- = N2O + 5H2O + 8NO3 -
OXIDAC: 4Fe - 8e- = 4Fe2+
__________________________________________________
10HNO3 + 4Fe = 4Fe(NO3)2 + N2O (gas) + 5H2O
Si se calienta la disolución de nítrico, puede producirse óxido de nitrógeno (II), y el hierro oxidarse a Fe (III)
REDUCC: 8HNO3 + 6e- = 2NO + 4H2O + 6NO3 -
OXIDAC: 2Fe - 6e- = 2Fe3+
__________________________________________________
8HNO3 +2Fe = 2Fe(NO3)3 + 2NO (gas) + 4H2O
Las reacciones químicas fundamentales son las siguientes:
REDUCC: 10HNO3 + 8e- = NH4+ +
3H2O + 9NO3 -
OXIDAC: 4Fe - 8e- = 4Fe2+
__________________________________________
10HNO3
+3Fe = 4Fe(NO3)2
+ NH4NO3 + 3H2O
REDUCC: 12HNO3 + 8e- = N2 + 6H2O + 10NO3 -
OXIDAC:
5Fe - 10e- = 5Fe2+
________________________________________
12HNO3
+5Fe = 5Fe(NO3)2
+ N2 (gas) + 6H2O
Foto 7(ampliación)
Foto 6
Foto 5(ampliación)
Foto 5
Foto 4(ampliación)
Foto 3
Foto 7
Foto 14
Foto 12(ampliación)
Foto 1
Foto 15
Foto 13
Si el hierro aumenta de superficie, como es el caso de usar granallas de hierro, enseguida surgen las burbujas
de óxido de nitrógeno (I), en mucha mayor cantidad (fotos 14 y 15)
Foto 12 ( con mayor ampliación)