Corrosión

El objetivo del trabajo colaborativo pretende desarrollar las actividades propuestas para el entendimiento, aplicación y desarrollo de los conocimientos adquiridos en el transcurso de la materia. En conocimientos tales como oxidación, anodo y catodo, etc...
OBJETIVO GENERAL
Reconocer por medio de un experimento casero el proceso de corrosión de un metal Férrico a partir de la utilización de sustancias de diferente naturaleza.

OBJETIVOS ESPECIFICOS
Comprender la importancia de los procesos de corrosión en la vida cotidiana y la industria.
Comprender la importancia de los recubrimientos metálicos.
Identificar las diferencias de los comportamientos de la corrosión con ánodos y cátodos.
Identificar la relación de pH en los procesos de oxidación.
Clasificar a partir de tabla de potenciales estándar de reducción cada una de las especies como agente oxidante, reductor o una combinación.
Desarrollar problemas de la vida común haciendo uso de los diferentes temas de corrosión.

Salto de página

FASE COLABORATIVA
Discusión del experimento
SOLUCIÓN
PUNTILLA SIN RECUBRIMIENTO
PUNTILLA CON ESMALTE
PUNTILLA CON PINTURA
Agua
En general las puntillas se oxidan levemente
No presenta mayores cambios
No presenta mayores cambios

Agua Salina
Se ven cambios leves en oxidación de la puntilla
El agua se torna amarillenta con cambios ligeros en la puntilla
La pintura cae un poco, la solución se torna
Vinagre
En general en esta solución no se evidencian cambios
No se evidencian cambios
La pintura cae poco, sin cambios
Coca-cola
Se ve la puntilla con leve coloración negra, no se ve oxidación

Aceite
Clorox
Puntilla oxidada con residuales lodos, solución café
Puntilla oxidada con puntos negros, residuos lodosos y solución café
Se desprende el esmalte, residuos lodosos y solución café
Limpiador de horno
Puntilla levemente oxidada
Puntilla sin cambios
Se desprende levemente la pintura sin presentar cambios
Jabón líquido

Collage de experimentos

Salto de página
3. Cuál es la función del esmalte? ¿Qué otros métodos se utilizan a nivel industrial?
Teniendo en cuenta la función de recubrimiento se puede decir en muchos casos estos son realizados para mejorar alguna(s) propiedades o cualidades de la superficie del sustrato, tales como aspecto, adhesión, características de mojado, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, y resistencia a las rayaduras entre muchas otras. En otras ocasiones, particularmente en procesos de impresión y fabricación de dispositivos semiconductores (en los cuales el sustrato es un disco de material semiconductor), el recubrimiento es una parte esencial para la funcionalidad del producto terminado, pueden ser aplicados mediante forma líquida, gaseosa o sólida.

Métodos que se están aplicando a nivel industrial para contrarrestar la corrosión:
Son múltiples los sistemas de protección existentes, para ello se requieren esfuerzos multidisciplinares y la experiencia ha demostrado que muchas veces la solución óptima se alcanza integrando varios de ellos.
En general para reducir el efecto de la corrosión se tiene impedir que se desarrollen reacciones electroquímicas, por lo que se debe evitar la presencia de un electrolito que actúe como medio conductor que facilite la transferencia de electrones desde el metal anódico.
PROTECCIÓN POR RECUBRIMIENTO
Utilice acero inoxidable en lugar de acero normal. Acero inoxidable es acero normal mezclado con otros metales como níquel y cromo. Sin embargo, el coste del acero inoxidable hace que éste no sea práctico para un uso diario, excepto para pequeños elementos de ajuste como pernos y tuercas.
Recubra el acero normal con zinc. El recubrimiento de acero con zinc, que es otro metal, es un procedimiento que se conoce generalmente como galvanizado y es la forma más normal de proteger pequeños objetos fabricados como anillas de amarre, bolardos fabricados con tubos, pernos, mordazas, cadenas, grilletes, tuberías de agua, etc. Los materiales a recubrir se sumergen normalmente en un baño de zinc fundido en talleres especializados. Una vez un objeto se ha sumergido en zinc en caliente no se debe realizar ningún trabajo de soldado, corte o taladrado, ya que esto destruiría la integridad del recubrimiento de protección.
Recubra el acero normal con plásticos especiales. El recubrimiento del acero con plásticos especiales resistentes al desgaste constituye otra forma de protección contra la corrosión; sin embargo, el alto coste que implica el proceso de recubrimiento (en talleres especializados) hace que este método no sea práctico para uso diario.
Pinte el acero normal con pinturas especiales. El pintar el acero utilizando pinturas especiales es el método más común de proteger grandes estructuras de acero. Las superficies que se van a pintar se deberán limpiar cuidadosamente con un cepillo de acero (o preferiblemente mediante un chorro de arena). La capa inferior deberá consistir en un imprimador basado en zinc. La segunda y tercera capas deberán consistir en una pintura de epoxi sobre base de brea.
Al pintar el acero, se deberán tener en cuenta los siguientes puntos:
Las pinturas caseras normales no son adecuadas para el entorno marino debido a que, al igual que algunos plásticos, envejecen con mucha rapidez cuando están expuestas a los rayos del sol.
El diesel, queroseno y la gasolina no son químicamente compatibles con las pinturas marinas; habrá de utilizarse el diluyente de pintura apropiado.
Se deberán utilizar guantes siempre que se manipulen pinturas basadas en epoxi.
Proteja el acero con ánodos de zinc (protección catódica). Los ánodos de zinc se utilizan para prolongar más aún la vida útil de estructuras de acero sumergidas en agua del mar como, por ejemplo, pilones de acero, pontones, flotadores metálicos, etc. Los elementos de aluminio, en contacto con acero húmedo, quedan expuestos también a la corrosión galvánica.

4. ¿Describa la alteración química que se da en los metales que experimentan corrosión, Qué factores favorecen la aparición de corrosión?

La corrosión de los metales es un proceso químico o electroquímico en el que el metal se transforma en un óxido o cualquier otro compuesto. En general, es un ataque gradual, provocado por una amplia variedad de gases, ácidos, sales, agentes atmosféricos, sustancias de naturaleza orgánica
Ejemplo de corrosión del hierro: se requiere un medio acuoso y presencia de oxígeno, que actúa de cátodo; la propia estructura de hierro sirve de ánodo y también como conductor de los electrones, y cierra el circuito de la propia celda galvánica.
La secuencia del proceso que se considera más probable es la siguiente:
1. Cuando una gota de agua llega a la superficie del hierro, este se oxida:

2. Con los electrones que se liberan en la oxidación se reduce el oxígeno del aire en el borde de la gota de agua:

3. Los iones que se formaron en el ánodo sufren una oxidación posterior a por el oxígeno y dan lugar a óxidos de hierro:

El proceso electroquímico expuesto explica que la corrosión se lleve a cabo rápidamente en medio ácido, ya que los protones actúan de catalizadores (los que se desprenden en la oxidación de Fe(II) a Fe(III), coinciden con los que se necesitan en los primeros pasos).
FACTORES INFLUYEN EN LA CORROSIÓN
Los siguientes factores son los que generalmente se consideran en el proceso de oxidación que conlleva a la corrosión:
Potencial eléctrico de los materiales
Formación de películas y biopelículas
Temperatura
Agentes oxidantes
Propiedades físicas y tratamientos del material
Cambios de temperatura y humedad

5. Cómo el fenómeno de la corrosión se relaciona con sus actividades profesionales o cotidianas. Cite ejemplos.
La corrosión forma parte del diario quehacer. Desgraciadamente, no sufrimos sus efectos hasta que estos se hacen visibles.
El tejado de zinc
La tubería del agua
Partes de un automóvil
Los botones de los jeans
Marcos de las puertas y ventanas, etc.
6. Teniendo en cuenta el comportamiento de la corrosión, explicar las diferencias que se presentan en las 2 situaciones siguientes:
a. Disponer de un ánodo grande unido a un cátodo pequeño.
b. Disponer un ánodo pequeño unido a un cátodo grande.
Disponer de un ánodo grande unido a un cátodo pequeño.
Disponer un ánodo pequeño unido a un cátodo grande.
Los iones con carga positiva se desplazan hacia el cátodo y los de carga negativa, hacia el ánodo. Los electrones circulan del cátodo al ánodo; el cátodo en una fuente de electrones en el interior de la disolución electrolítica, mientras que el ánodo actúa como un absorbente de electrones.
Corrosión electroquímica: Es la constituida por un área catódica grande y una anódica pequeña. La densidad de la corriente es muyo mayor para el electrodo más pequeño que para el más grande. Por ello el ánodo pequeño se corroerá más rápido.

7. Cómo se relaciona el pH con los procesos de oxidación de los metales?
Acidez de la solución: La velocidad de corrosión de la gran parte de los metales es afectada por el pH. Los metales solubles en ácido, como el hierro, el nivel de pH medio (aprox. 4 a10) la velocidad de corrosión está controlada por la velocidad de transporte del oxidante (generalmente oxigeno disuelto) a la superficie metálica temperaturas muy altas la velocidad de corrosión aumenta con el incremento de la basicidad.

8. Según la tabla de potenciales estándar de reducción, ¿es más probable que experimente corrosión con más facilidad el hierro que el aluminio? Explique. ¿Por qué las barras de aluminio no se corroen con tanta facilidad como las placas de hierro?

El aluminio como el hierro en estado puro, tienen la capacidad de oxidarse por igual. La diferencia es que el aluminio forma un óxido de alta densidad de un color imperceptible que se coloca como una coraza en la capa superior del metal, y por lo tanto no permite que el resto de la pieza siga oxidándose.
Sin embargo, el hierro se deteriora más con el óxido, que el aluminio (-1.66 v); tiene mayor capacidad de oxidación (-0.44 v), porque por su estructura molecular tiene mayor capacidad de perder electrones. Cuando un metal tiende a oxidarse, entonces es capaz de perder electrones con gran facilidad. Estos electrones servirán para reducir a otra sustancia, por lo tanto, un metal con tendencia a oxidarse actúa como reductor. Por el contrario, un metal que presente mayor facilidad para captar electrones se reducirá "arrancando" electrones de otra sustancia. Este metal actuará, así como un oxidante. Y el aluminio es el que tiene mayor poder de oxidación.
El agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir; oxidándose.
El agente oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir; reducido
Los materiales de aluminio sufren una corrosión mucho más lenta que los de hierro, ya que el aluminio tiene tendencia a formar picaduras y la velocidad de crecimiento de las picaduras se aminora con el tiempo. Mientras que el hierro se oxida en forma de herrumbre.
SOLUCIÓN DE EJERCICIOS
Utilice los datos de una tabla de potenciales estándar de reducción a 25°C (consultar bibliografía), para clasificar cada una de las siguientes especies como agente oxidante, reductor o una combinación, explique su elección:
Especies
Potencial estándar
(V)
Clasificación
(Oxidante, Reductor, Combinación)
Explicación
(NO3)-1
0,96
Oxidante
Es un agente oxidante al tener un potencial estándar con valor positivo (+) lo cual indica que tiene la capacidad de recibir electrones.
Al(s)
-1,66
Reductor
Es un agente reductor por tener potencial estándar negativo (-) que indica que el elemento posee la capacidad de ceder electrones.
Br2 (l)
1,07
Oxidante
Es un agente oxidante al tener un potencial estándar con valor positivo (+) lo cual indica que tiene la capacidad de recibir electrones
I-1
0,53
Oxidante
Fe+2
-0,44
Reductor
Es un agente reductor por tener potencial estándar negativo (-) que indica que el elemento posee la capacidad de ceder electrones.
Ag+1
0,83
Oxidante

Calcule el potencial estándar de la celda (E0) para cada reacción a 25°C y sustente si se efectúan espontáneamente en condiciones estándar:
2Fe(s) + 6H+1 2Fe+3 +3H2 (g)
Ánodo 2H+ +2e H2
Cátodo Fe3+ +1e Fe2+
E°=

Un proceso de electrodeposición de cobre utiliza una corriente de 12,5 A para disolver un ánodo de cobre (Cu) y electrodepositarlo en un cátodo de plomo (Pb). Sin reacciones secundarias, cuánto tiempo tardarán en depositarse 6500m g de Cu del ánodo.

Un ánodo de sacrificio en aleación de magnesio de 3,5 Kg está unido por hilo de Cu revestido al casco de acero de un barco. El ánodo se corroe completamente al cabo de 90 días. ¿Qué amperaje produce el ánodo durante ese tiempo?

Una celda de concentración de oxígeno, está formada por dos electrodos de Zn. Uno de ellos está sumergido en agua con baja concentración en oxígeno, el otro, en agua muy aireada, con mayor contenido en oxígeno. Los dos electrodos se conectan con un cable de cobre.
a. ¿Cuál de los dos electrodos experimentará corrosión?
El electrodo que presentará reacción de corrosión es aquel que se encuentra sumergido en agua aireada, es decir, contiene más oxígeno, lo cual va a acelerar el proceso de oxidación
b. Formular las semi-reacciones
Se tiene una pila galvánica compuesta por un electrodo de zinc en una disolución 1M de ZnSO4 y un electrodo de níquel en una disolución 1,5M de NiSO4. Las disoluciones están separadas por una pared porosa que impide la mezcla mientras los electrodos se conectan por medio de un cable externo con interruptor.
Que sucede al cerrar el interruptor? Analice y justifique:
a. ¿Qué electrodo que actúa como el ánodo de la pila?
b. ¿Qué electrodo que se corroe y qué electrodo que se oxida?
c. ¿Cuál es la FEM fuerza electromotriz de la pila?

CONCLUSIONES
El estudio de la química y la electroquímica es importante para entender el porqué de cosas cotidianas como el funcionamiento de las pilas, las funciones e importancia de los recubrimientos.
Se aprendió sobre temas de corrosión, evaluación de celdas electroquímicas, definición de ánodo y cátodo y manejo de la tabla de potenciales estándar las cuales facilitaron el desarrollo del trabajo.
Se logro trabajar con las personas que estuvieron dispuestas a desarrollar el trabajo, la comunicación no fue la más eficiente, sin embargo, se logró culminar el taller por completo.

CIBERGRAFIA
http://www.fao.org/docrep/003/v5270s/V5270S08.htm
http://dearkitectura.blogspot.com.co/2011/12/que-es-la-oxidacion-de-los-metales-la.html
http://medidasdedefensacontralacorrosion.blogspot.com.co/2012/06/medidas-de-proteccion-contra-la.html

Corrosión

Recommend Documents