CINÉTICA DE LA CORROSION I.- OBJETIVOS: •
Obtener la gráfica de potencial-corriente para una pila de corrosión formada por dos metales unidos por una resistencia variable. diferentes • Observar y analizar el comportamiento de un metal en medio, ácido a diferentes potenciales observando las principales características. • Graficar y analizar las curvas de polarización.
II.- DESARROLO DE LOS EXPERIMENTOS: EXPERIMETO N°1: OBTENCIÓN DE DIAGRAMAS DE POTENCIAL-CORRIENTE PARA UNA APILA DE CORROSIÓN 1.-DESCRIPCIÓN DEL EXPERIEMTO: Se conectan dos electrodos electrodos de cobre cobre y zinc por medio de una solución salina, salina, y unidos por medio de un reóstato el cuál va permitir variar la resistencia al flujo de la corrie corriente nte entre entre los electro electrodo dos, s, luego luego varia variand ndo o la resis resiste tenc ncia ia obte obtenem nemos os difere diferente ntes s flujos flujos de corrien corriente te y con con la ayuda ayuda de un electr electrod odo o de refere referenc ncia ia (Calomel) medimos los potenciales para cada corriente (E(v)). Con los datos que se obtienen construimos el diagrama de Diagrama de Evans.
DATOS EXPERIMENTALES:
Al inicio (ciuito abierto):
icu=
Ezn = Ecu =
-1029 mv -158 mv
0.08 deberia ser cero
En cicuito cerrado: Se varia la resistencia con un reóstato y se obtiene: Resistencia (ohmio)
i(AmA)
Ezn (mV)
Ecu (mV)
9999 8000 7999 6599 3000 1000 800 400 0
0.08 0.09 0.1 0.14 0.26 0.69 0.9 1.55 6.04
-1037 -1037 -1037 -1037 -1036 -1033 -1027 -1026 -1004
-188.9 -192.2 -197.3 -212 -246 -347 -303 -375 -936
Con los datos obtenidos graficamos el diagrama de Evans (E (V) vs I (corriente)):
Diagrama de Evans para electrodos Zn - Cu E(v) 0 0
1
2
3
4
-200
5
Zn (A nodic o)
6
7
Cu (catódic o)
-400 -600 -800 -1000 -1200 mA
Hacemos una regresión a ambas curvas, después igualando estas podemos hallar la i corrosión y la E de corrosión para esta celda Zn-Cu
Catódico (Cu): Anódico (Zn):
y = -122.44x - 199.04 y = 5.5528x - 1036.5
2H2O +O2+4eZn
4OH Zn +2e-
Igualando las ecuaciones hallamos el punto donde se cortan:
X= 9.65319
Y=-1380.977
icorr. (ma)= 9.65319 Ecorr.(mv)= -1380.977
Otra manera seria gráficamente: icorr. (ma)= 6.6 Ecorr.(mv)= -1000 2.-DISCUSIÓN DE RESULTADOS: Al cerrar el circuito podemos notar que la corriente varía porque están en contacto dos metales de diferentes potenciales. Al medir los potenciales separadamente estos son bastantes próximos debido a que cuando hay el paso de la corriente se presenta la polarización que se manifiesta por el aumento del potencial del electrodo que actúa como ánodo y por
disminución del potencial que actúa como cátodo (Esto se ve en el diagrama de Evans) En la celda galvánica el electrodo que se oxida es el Zn ya que tiene menor potencial de reducción. Se presenta la polarización catódica del cobre por ser el medio más pasivo, y la polarización anódica del zinc por ser el metal más activo.. El potencial es medido para cada metal con respecto al electrodo de referencia (a medida que aumenta la corriente y disminuyendo la resistencia con ayuda del reóstato ), los valores hallados cuando la resistencia tiende a cero son muy próximos pero no llegan a ser iguales, debido a que todavía hay una pequeña resistencia del medio, del alambre y de los electrodos, esta diferencia de potencial entre los electrodos, que deberían llegar a un potencial de equilibrio es igual al producto de una resistencia total por la corriente que circula por el sistema.
EXPERIENCIAS 2: DETERMINACIÓN DE LA INFLUENCIA DEL POTENCIAL EN U ACERO INOXIDABLE EN MEDIO ÁCIDO DATOS EXPERIMENTALES: Experiencia N° 2: N° Electrodo
Voltaje (voltios)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
-1.05 -0.827 -0.696 -0.607 -0.526 -0.452 -0.379 -0.298 -0.159 -0.024 0.099 0.227 0.353 0.485 0.605 0.728 0.849 0.972
Potencial(V)
corriente(mA)
20 min. Despues
-1.07 -0.85 -0.72 -0.64 -0.57 -0.5 -0.45 -0.38 -0.31 -0.12 -0.004 0.129 0.162 0.397 0.529 0.663 0.797 0.932 log(corriente)
N° Electrodo
Voltaje (voltios)
19 20 21 22 23
1.092 1.232 1.317 1.73 2.02
0.22 0.01833333 3 0.01083333
20 min. Despues
1.065 1.221 1.28 1.707 1.975
-1.74 -1.97
0.08 0.07 0.07 0.05 0.07 0.07 0.19 0.116 0.133 0.033 0.235 0.132 0.134 0.134 0.135 0.133 0.156 0.059 0.427 0.268 -1.975
0.00666667 0.00583333 0.00583333 0.00416667 0.00583333 0.00583333 0.01583333 0.00966667 0.01108333 0.00275 0.01958333 0.011 0.01116667 0.01116667 0.01125 0.01108333 0.013 0.00491667 0.03558333 0.02233333 -0.16458333
-2.18 -2.23 -2.23 -2.38 -2.23 -2.23 -1.80 -2.01 -1.96 -2.56 -1.71 -1.96 -1.95 -1.95 -1.95 -1.96 -1.89 -2.31 -1.45 -1.65
Potencial
0.35 0.21 0.15 0.14 0.12 0.12 0.14 0.26 0.306 0.249 0.166 0.268 0.367 0.266 0.268 0.269 0.268 0.289 0.215 0.486 0.695 -1.707 -1.975
corriente
0.02916667 0.0175 0.0125 0.01166667 0.01 0.01 0.01166667 0.02166667 0.0255 0.02075 0.01383333 0.02233333 0.03058333 0.02216667 0.02233333 0.02241667 0.02233333 0.02408333 0.01791667 0.0405 0.05791667 -0.14225 -0.16458333
log (corriente)
-1.5351132 -1.75696195 -1.90308999 -1.93305321 -2 -2 -1.93305321 -1.6642079 -1.59345982 -1.6829819 -1.85907316 -1.65104645 -1.51451518 -1.65429961 -1.65104645 -1.64942897 -1.65104645 -1.6182834 -1.74674279 -1.39254498 -1.23719644
Resultados: Los gráficos para un tiempo inicial y luego al cabo de 10 minutos se presentan a continuación: 1
0.5
0 -5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
-0.5 Serie1 -1
-1.5
-2
-2.5
log (corriente)
Y luego de 10 minutos el potencial vario de la siguiente forma: Influencia del pote ncial
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
Serie1
0.3
0.2
0.1
0 -2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
log(corriente)
Las reacciones en la zona activa fueron: Fe → Fe+2 + 2 e- Reaccion de oxidación H2O +4 e- → 2 H+ + O2 ↑ Las reacciones la zona transpasiva son: Fe + 3 e- → Fe+3 Reacción de Oxidación 2 H+ +2 e- → H2 ↑ Reacción de Reducción DISCUSIÓN DE RESULTADOS: +3 En la parte del anodo ocurre la oxidación del fierro de Fe a Fe , esto se comprueba con el color rojizo que se pudo observar. En el anodo ocurre paralelamente la oxidación del O2.Este comportamieno corresponde a la parte de transpasivacion del metal, donde se tiene el mas alto potencial : 2, 02 V . esto se observa entre el electrodo2 y 5 de la alminas de acreo. La explicaion del porque el firro aumenta su estado de oxidación, es debida ala rotura de la capa del metal, que al disolverse deja al metal a la disposición para que inicie nuevamente la corrosion. El fierro pasa de estado 0 +3 ya que los potenciales altos es la raeaccion correspondiente y no a la oxidación de Fe a Fe+2. En la parte de la zona pasiva de la grafica, las intensidades de corrientes son negativas; esto nos indica que el sentido de las corrientes por las placas de la zona pasiva es de sentido contrario al de la zona de transpasivacion, es decir, en la zona transpasiva las corrientes salen de las placas dirigiéndose hacia las placas de la zona pasiva donde entran en las placas. CONCLUSIONES: La variación de potenciales influye en le comportamiento de un metal, y establece para que las zonas donde su actividad química como material activo va cambiando.
En la zona pasiva, no significa que no haya corrosion, sino que es tan lenta que el metal esta “estable”. En la zona activa ocurre la dilución del metal. En el experimento se obtuvo una grafica bastante difícil, aunque experimentalmente se puede predecir en que lugares esta cambiando de dirección la grafica.
EXPERIENCIA N°3 Obtención de la curva de polarizacion para un sistema que presenta rango de pasividad Datos y resultados
Se dispusieron 3 electrodos de tres salidas . Uno era el electrodo (Niquel), el otro era el trabajo de referencia (Calomel saturado). Los 3 electrodos estan conectados a un potenciostato. El potenciostato nos revelaba la diferencia de poetncialentre los electrodos de Niquel y platino a una velocodad de 1 mv loq ue provoca el paso de la corriente entre los electrodos.
DATOS EXPERIMENTALES: Rango de medicion(mV) Velocidad de barrido(mV/s) Escala para la medicion de intensidad(A) Tipo de electrodo Potencial de reposo(V) E (mv) -300 -290 -280 -270 -260 -250 -240 -230 -220 -210 -200 -190 -180 -170 -160 -150 -140 -130 -120 -110 -100 -90
I (ma) -0.174 -0.162 -0.158 -0.149 -0.146 -0.136 -0.13 -126 -0.121 -0.12 -0.114 -0.109 -0.102 -0.092 -0.08 -0.072 -0.061 -0.032 -0.002 0.05 0.116 0.193
E (mv) 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500
510 1 30 CALOMEL -0.183 I (ma) 0.22 0.203 0.193 0.176 0.159 0.147 0.147 0.14 0.123 0.117 0.11 0.108 0.103 0.101 0.104 0.102 0.092 0.093 0.089 0.082 0.089 0.087
E (mv) 880 890 900 910 920 930 940 950 960 970 980 990 1000 1010 1020 1030 1040 1050 1060 1070 1080 1090
I (ma) 0.185 0.177 0.185 0.193 0.195 0.201 0.2 0.211 0.22 0.206 0.209 0.217 0.224 0.23 0.237 0.241 0.248 0.255 0.261 0.266 0.283
-80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280
0.303 0.468 0.661 0.89 1.103 1.243 1.324 1.379 1.44 1.48 1.545 1.632 1.76 1.946 2.22 2.556 2.97 3.59 4.092 4.69 5.29 5.79 6.34 6.83 7.07 7.08 6.82 6.41 5.81 5.04 4.14 2.9 2.14 1.319 0.72 0.42 0.3
510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 790 800 810 820 830 840 850 860 870
0.092 0.094 0.092 0.086 0.086 0.094 0.098 0.097 0.096 0.093 0.093 0.083 0.069 0.067 0.072 0.077 0.08 0.084
0.112 0.122 0.118 0.115 0.122 0.117 0.125 0.132 0.146 0.152 0.16 0.171 0.189 0.188
1100 1110 1120 1130 1140 1150 1160 1170 1180 1190 1200 1210 1220 1230 1240 1250 1260 1270 1280 1290 1300 1310 1320 1330 1340 1350 1360 1370 1380 1390 1400 1410 1480 1490 1500 1510
0.3
0.37 -0.401 0.435 0.462 0.498 0.57 0.642 0.726 0.812 0.929 1.072 1.178 1.301 1.463 1.61 1.79 1.983 2.186 2.383 2.612 2.869 3.168 3.478 3.78 4.156 4.492 4.863 5.33 7.946 8.2155 8.476 8.678
CURVA DE POLARIZACION DEL NIQUEL 1800 1600 1400 1200
) V m ( L A I C N E T O P
1000 800 Serie1 600 400 200 0 -140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
-200
0
20
-400
INTENSIDAD DE CORRIENTE(A)
DISCUSIÓN DE RESULTADOS Como sabemos la polarizacion es la variación del potencial debido al paso de una corriente neta; este tiene como objetivo que tiene el instrumento llamado potenciostato. Las lecturas a diferentes potenciales en funcion de las intensidades nos dara una curva de polarizacion en este caso del Niquel. Las reacciones que ocurren seran las siguientes: Ni → Ni+2 +2 e- Reaccion de oxidación H+ +2 e- → H2 ↑ Reaccion de reducción Posiblemente ocurra: O2 +4 e- → 2 O2- ...............(1) O2- + 2 H+ →H2O ..................(2)
Por la ecuación 1 se estaria formando el oxido de Niquel y ete seria la caopa que da origen a la pasividad del metal. Según la grafica se nota que el rango de pasividad esta aproximadamente entre 250 y 1100 mV . La icp del metal según la curva es de 10.5 mA. La densidad de corriente de la solucion de Ni en el estado activo esta en funcion de potencial, sin enbargo , depende de una manera critica del medio en que estan; es decir del Ph.
CONCLUSIONES La naturaleza electroquímica del proceso de pasivacion explica porque la polarización anódica utilizando corriente o incrementando el potencial , favorece la formación de la pasividad. La película pasiva es siempre una barrera de difusión formada por una capa de productos de reaccion por ejemplo ; en el caso del Niquel se formara el oxido de Niquel. Por la segunda teoria de la pasividad los metales pasivos estan cubiertos por una película quimiabsorvida por ejemplo de O2 o iones pasivantes, Esta capa desplaza las moléculas del agua absorbidas y reduce la velocidad de disolución anodica que implica la hidratación de iones del metal. Según el grafico de pasivacion se observa que la zona transpasiva se observa a partir de 1250 mV en adelante esto significa que el metal vuelve a oxidarse a partir de dicho valor y para protegerlo debe de permanecer en el rango de pasivacion el cual es de 250 a 1250 mV.
BIBLIOGRAFÍA INTERNET: http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/079/htm/sec_2 .htm