LABORATORIO DE CORROSION. ESCUELA DE INGENIERIA METALURGICA METALURGICA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES
INFORME No 1 IDENTIFICACIÓN DE ZONAS ANÓDICAS Y CATÓDICAS CATÓDICAS Diana Riaño, Edna Franco Niño & Mario Sánchez Pabón. Facultad de Ingeniera! F!ico"#u$ica!, Ingeniera Metal%rgica
RESUMEN: a corro!ión !e de'ne co$o el deterioro (ue !u)re un e!*+ci$en, e!te )enó$eno e! generado *or un u-o de electrone! a tra+! de un $edio conductor, debido a e!ta interacción !e eidencia la degradación de la! *ro*iedade! del $etal )aoreciendo la )or$ación de ó/ido! o !ul)uro!. En e!te )enó$eno electro(u$ico !e *roduce una reacción entre do! $etale! di)erente! (ue e!tán en contacto con un electrolito, el cual !e le conoce co$o *ar galánico. Para analizar zona! corroda! uno de lo! $+todo! (ue !e e$*lea e! la coloración *or $edio de una !olución la cual cual contie contiene ne indica indicador dore!, e!, re!*o re!*on!a n!able ble! ! de genera generarr cierta cierta *ig$ent *ig$entaci ación ón en el !u!trato del $aterial. a! zona! anódica! !e tornan de color azul 0 zona! catódica! de color )uc!ia.
Palabras cla!s: corro!ión, *ar galánico, celda de concentración, cátodo 0 ánodo.
1. OB"E OB"ETI TI#O #OS: S: ♣
♣
♣
1.1 2b-etio 2b-etio general3 general3 Dete Deter$ r$in inar ar tant tanto o zona zona! ! cató catódi dica ca! ! co$o anódica! cuando un $aterial !e corroe. 1.4 2b-etio! 2b-etio! e!*ec'c e!*ec'co!3 o!3 5nal 5naliz izar ar el co$* co$*or orta ta$i $ien ento to de un $etal cuando !e e$*lea el $+todo de la gota !obre +l. Identi'car la! *o!ible! reaccione! (ue !e generan en un *ar galánico con lo! di!tinto! arreglo! e$*leado!.
Zo%a A%&'(ca A)*+: Me → Me
n+
+
ne
−
Zo%a Ca,&'(ca C)-+: 6a!o 1. Medio ácido *89:.; !in *re!encia de 2 4 2e
−
+
+
2 H
→
H 2 ( g )
$. MARC MARCO O TEORI TEORICO CO.. 6orro!ión 6orro!ión Electro(u$ica Electro(u$ica 7alánica • a! reaccione! de o/idación 0 reducción de*enderán del $etal 0 del $edio agre!io. • En la! zona! anódica! ocurrirá !ie$*re la o/idación o/idación del $eta etal 0 en la! la! zona zona! ! catódica! la! reacción de*enderá del $edio.
6a!o 43 Medio ácido *89:.; en *re!encia de 2 4 4e
−
+
4 H
+
+
O2 ( g ) → 2 H 2O
Caso más frecuente:
6a!o 6a!o ;3 Medio Medio *8<:.; *8<:.; en *re!encia de 24
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4e
−
+
2 H 2O + O2
→
−
4OH
3. Procedimiento Se preparó una solución tomando un vaso de precipitado con 600 ml de agua destilada y se agregaron 18 gr de NaCl y se llevó a una planca de calentamiento donde posteriormente se agregaron 10 ml de !errocianuro de potasio y 2 ml de !enol!tale"na# la solución !ue agitada asta omogeni$ar y !ueron a%adidos 1& gr de polvo de agar'agar
9igura 1 .*minas de acero al ino-ida,le con gotas de solución preparadas
reviamente Se i$o una limpie$a super!icial de las l*minas +ue i,an a ser utili$adas durante el procedimiento# con el !in de evitar +ue agentes nocivos pudieran alterar los resultados de la e-periencia .as puntillas y pares galv*nicos !ueron distri,uidas en / con!iguraciones di!erentes en vidrios de relo y sumergidas en la solución preparada de agar agar or otra parte# para el e-perimento de la gota de vans !ueron dispuestas 4 l*minas (2 de acero al car,ono de las cuales una se encontra,a o-idada y 2 de acero ino-ida,le) 35 7 NS
9igura 2 .*minas de acero al car,ono con gotas de solución preparada n la l*mina de acero al car,ono +ue !ue limpiada y en la de acero ino-ida,le de super!icie ,rillante# !ueron depositadas tres gotas en cada una# mientras +ue en la de acero al
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car,ono o-idada y la l*mina de acero ino-ida,le de super!icie opaca# sólo !ue depositada una gota so,re cada una :N5;..S < =S 3.>N;CS .as puntillas !ueron distri,uidas en dos con!iguraciones teniendo en cuenta la !acilidad para la o,servación de los cam,ios presentados durante la pr*ctica
9igura ? untillas distri,uidas en vidrios relo sumergidas en solución de agar'agar Se deó la puntilla m*s grande# la cual esta,a de!ormada sola en un vidrio y las puntillas pe+ue%as +ue esta,an de!ormadas !ueron acomodadas en pares poniendo en el centro puntillas patrón
9igura 4 Solución con dos do,le par galv*nico sumergido 7onde en el primer caso se sumergió primero una por el e-tremo del co,re y otra por el e-tremo del acero ara la siguiente con!iguración se usó un par galv*nico ierro' co,re unidos por un ca,le de co,re y adem*s un par galv*nico unido por remace de aluminio ierro'co,re
9igura 6 ar ierro co,re unido por ca,le con ierro co,re unido por remace su ve$ !ue con!igurado un vidrio de relo de igual manera con una par unido por ca,le de co,re pero en este caso era ierro y $inc y tam,i@n !ue sumergido un par ierro $inc unido por remace de aluminio
n el caso de los pares galv*nicos !ueros distri,uidos en tres con!iguraciones de tal manera +ue se pueda estimar de manera o,etiva el comportamiento de las $onas anódicas y catódicas +ue aparecieran durante la e-periencia .a primera de estas con!iguraciones consta,a de dos do,le pares galv*nicos de co,re'ierro'$inc ensam,lados con remaces de aluminio 9igura & ar ierro $inc unido por ca,le con ierro $inc unido por remace or Altimo !ueron depositadas tres l*minas de ierro# $inc y co,re de manera separada en un vidrio relo con solución de agar'agar
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9igura 8 .*minas separadas de ierro# co,re y $inc
4. Resultados ANÁLISIS DE RESULTADOS continuación# se mostrar*n los resultados o,tenidos en la pr*ctica de la,oratorio# con sus respectivas evidencias !otogr*!icas y an*lisis
n la 9ig 1 se pueden o,servar las gotas depositadas en la l*mina de acero +ue presentan dos colores di!erentes siendo el color a$ul el producto de la reacción +ue ocurre entre el !erricianuro de potasio con los iones 9e 2D# esta $ona es la encargada de ceder los electrones por lo +ue el 9e 2D pasa a ser 9e ?D lo cual indica +ue el 9e se o-ida y por ende +ueda cargado positivamente# a esta $ona se le conoce como $ona anódica o de o-idación l color rosado +ue se presenta en los ,ordes de la gota es el producto de la reacción entre los iones E ' y la !enol!tale"na .os iones E ' se !orman primero por la reacción del o-"geno gaseoso con los electrones cedidos por el *nodo# es decir los iones 9e2D y luego se produce una reacción de reducción en la cual el o-"geno gaseoso se reduce en presencia del agua y produce dicos iones# es por esto +ue esta $ona es la catódica o de reducción ste proceso de corrosión se puede e-plicar mediante las siguientes reacciones +u"micas mencionadas anteriormente =eacción anódica (a$ul) ?9e2DD2F9e (CN)6G?'
9e? F9eFCNG6G2
EPERI!ENTO DE LA "OTA
=eacción catódica (rosado)
l e-perimento de la gota se llevó a ca,o deando caer dos gotas de solución ?B de NaCl# !erricianuro de potasio y !enol!tale"na en una placa de acero# estas gotas i,an cam,iando su coloración con el trascurso del tiempo con el !in de se%alar las $onas catódicas y anódicas presentes en la reacción de la solución con el acero y el am,iente
E29enol!tale"naD2E' D2E2
9enol!tale"na 2'
PUNTILLAS ara las puntillas se espera,a presencia de las $onas anódicas en las $onas de!ormadas# sin em,argo# estas tuvieron una coloración di!erente# esto al parecer por mal procedimiento al momento de introducir las puntillas al sistema Sin em,argo en las puntillas patrón si u,o el comportamiento esperado presentando $ona anódica en el centro de la puntilla +ue no esta,a o-idada y $onas catódicas en los e-tremos# mientras +ue en la o-idada estas se repart"an a lo largo de toda la puntilla sin poder esta,lecer una con!iguración e-acta
SISTE!A "AL#ÁNI$O $U % A$ERO & 'N % A$ERO
9ig nsayo de la gota con una solución ?B de NaCl# !erricianuro de potasio y !enol!tale"na# despu@s de reaccionar con el acero y el am,iente
n el vidrio relo se introdueron dos sistemas galv*nicos un sistema consistió en una celda galv*nica Hn 'acero y el otro sistema con placas de Cu y acero n el primer sistema galv*nico se evidencia una placa de Hn y otra de acero en donde son unidas
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por un ca,le# al entrar en contacto con la solución preparada y despu@s de un tiempo prudente de reacción se pudo o,servar +ue la l*mina de acero se comporta como el c*todo y la l*mina de Hn como el c*todo# es por esto +ue la l*mina de acero presenta una coloración rosada y el Hn no presenta coloración# esto se de,e a +ue la solución compuesta por !errocianuro no cam,ia su color en presencia de iones
Zn
+2
#
Anicamente cam,ia su tonalidad en presencia de +2
Fe
iones
n la laca de Hn se puede
o,servar un tono rosado en la $ona donde se encuentra en contacto la solución# el Hn y el o-"geno# es por esto +ue esa $ona se o-ida por e!ecto del o-"geno n el segundo sistema galv*nico se evidencia una una placa de Cu y otra de acero en donde son unidas por un ca,le# este sistema al entrar en contacto con la solución y despu@s de un tiempo prudente muestra claramente +ue el co,re no toma ninguna coloración en la $ona +ue se encuentra en contacto con la solución ya +ue esta solución no indica su proceso corrosivo lo cual indica +ue este est* actuando como el c*todo# pero la $ona +ue est* en contacto con el o-"geno se puede o,servar de color rosado# esto es por la reacción +ue !orma con el o-"geno gaseoso y el *nodo es el acero el cual toma el color a$ul# el +2
Fe
presencia del o-"geno del am,iente para !avorecer la reducción de @ste y su posterior reacción con la !enol!tale"na +ue termina por crear el producto indicado por el color rosa# este color se o,serva en la l*mina de acero cuando entra en contacto con el o-"geno mientras +ue la parte sumergida de la l*mina en la solución presenta una coloración a$ul lo +ue indicia +ue el acero en ese sistema est* actuando como un *nodo n el co,re y el Hn no presentan coloración alguna de,ido a +ue su proceso corrosivo no puede ser evidenciado por los indicadores utili$ados
< con esto se puede concluir +ue al estar untas di!erentes placas de metal como los son el Cu# Hn y acero estas van a actuar como un solo sistema de par galv*nico# sin em,argo# todo de!ecto presente en cada electrodo de este par contri,uir* en la !ormación de micro'celdas galv*nicas dentro de la gran celda +ue !orma el par como se o,serva en la l*mina de acero# +ue presenta micro'celdas di!erenci*ndolas por su coloración
$ON$LUSIONES
presenta un potencial menor +ue el
co,re# es por esto +ue se o-ida
•
PAR "AL#ANI$O $u( 'n
n este sistema se o,servan claramente las $onas anódicas y catódicas# el co,re actAa como el c*todo y el Hn como el *nodo de,ido a +ue @ste presenta un potencial menor al del co,re# adem*s no presenta ninguna coloración de,ido al !erricianuro de potasio presente en la solución n una parte se o,serva una $ona color rosado en la placa de Hn# esto es de,ido a +ue el Hn est* en contacto con el o-"geno y se produce una reacción de reducción en esa $ona SISTE!A "AL#ANI$O $u) 'n * acero n este sistema galv*nico se evidencian comportamientos similares al e-perimento de la gota# es decir# celdas de concentración# donde la región catódica tiende a u,icarse cerca de la
•
Se a podido compro,ar +ue durante el proceso de corrosión de un metal est*n involucradas reacciones de o-idación y reducción en el sustrato met*lico# gener*ndose en !orma espont*nea $onas catódicas y anódicas en una misma pie$a de metal s" +ue el potencial est*ndar es de gran importancia ya +ue puede de!inir el comportamiento anódico o catódico en una celda galv*nica# el potencial menos negativo se reduce +ue es la reacción catódica y el otro se o-ida +ue es la reacción anódica# todos los metales +ue !ueron utili$ados en la pr*ctica poseen su propio potencial est*ndar y as" se pudo compro,ar ya +ue la solución mostro resultados ver"dicos l uso de los indicadoresI !enol!tale"na y !erricianuro de potasio# lograron determinar la presencia de las $onas anódicas y catódicas presentes en el acero por medio de la coloración sto es de,ido a las reacciones +u"micas +ue se presentan las cuales de,en tener presencia de iones
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+2
Fe
de,ido a la acumulación de es!uer$os residuales# ya +ue en estos sitios concentradores de es!uer$os los *tomos ad+uieren una alta energ"a# la cual utili$an para pasar a un estado m*s esta,le termodin*micamente
para +ue ocurra un cam,io de
coloración •
•
:no de los conceptos m*s importantes es el de velocidad de trans!erencia de electrones ya +ue @sta in!luye proporcionalmente en la rapide$ con la +ue se torna de color rosado la !enol!tale"na gracias a +ue se producen electrones y ocurre la reacción de reducción del o-"geno y se li,eren iones E' Cuando se de!orma un metal como en el caso de las puntillas se !avorece la corrosión
•
n el montae del Cu# Hn y acero +ue est*n untos sin tocarse cada uno actAa como un solo sistema de par galv*nico y presenta la !ormación de microceldas en el sistema de par galv*nico de,ido a pe+ue%as de!ormaciones presentes en la l*mina
