PRACTICA NO.7.
“CORROSIÓN”.
Resumen. La presente práctica está diseñada para observar el fenómeno de corrosión en una celda galvánica, en una celda de concentración y una de temperatura; y por ultimo aplicar protección catódica por ánodos de sacrificio. En la primera etapa, se observa el comportamiento que presentan diferentes materiales metálicos (pares galvánicos) en tres medios corrosivos (HCl, NaCl y H2SO4 al 3%) asociando el efecto del pH al potencial de corrosión (E corr), con los resultados experimentales obtenidos se construirá una serie galvánica; en la segunda etapa se reproducen tanto como una celda de concentración como una celda de temperatura, en ambas celdas se utilizan electrodos del mismo material (Cu y Fe respectivamente), se observa la influencia que tienen las variables de operación como temperatura, presión y concentración del electrolito en el comportamiento de las celdas para generar una diferencia de potencial que favorezca los fenómenos corrosivos; y por último se utiliza el método de protección catódica por ánodos de sacrificio (Zn) para disminuir la velocidad de corrosión que sufre un electrodo de hierro en un fuerte agente oxidante como la ferroxilina. Objetivo.
Identificar y determinar las variables que intervienen en el fenómeno de corrosión, así como reconocer los métodos adecuados para su prevención mediante la construcción de sistemas que muestren diferentes tipos de corrosión.
INTRODUCCIÓN: En una celda electroquímica pueden tener lugar procesos electroquímicos con el paso de una corriente eléctrica. Si la celda electroquímica produce energía eléctrica, causada por el consumo de energía química, se dice que tenemos una celda galvánica o pila. Si, en cambio, la celda electroquímica consume corriente de una fuente de corriente externa, almacenando como consecuencia energía química, se dice que tenemos t enemos una celda electrolítica. Algunas celdas galvánicas reciben nombres especiales. Una celda de corrosión es una celda o pila galvánica en la cual las reacciones electroquímicas que tienen lugar conducen a la corrosión. Una celda de corrosión de dimensiones muy pequeñas (por ejemplo ( < 0.1 mm) se conoce como celda de acción localizada o microcelda galvánica. Las celdas locales o micropilas se dan, por ejemplo, en aleaciones multifásicas o en metales con recubrimientos que presentan buena conductividad eléctrica o en inclusiones de óxidos, sulfuros, carbón, etc. La acción de estas celdas a menudo conduce a un ataque localizado, tal como picaduras o corrosión bajo tensión. La corrosión electroquímica es un proceso espontáneo que denota siempre la existencia de una zona anódica (la que sufre la corrosión), una zona catódica y un electrolito, y es imprescindible la existencia de estos tres elementos, además de una buena unión eléctrica entre ánodos y cátodos, para que este tipo de corrosión pueda tener lugar. La corrosión más frecuente siempre es de naturaleza electroquímica y resulta de la formación sobre la superficie metálica de multitud de zonas anódicas y catódicas; el electrolito es, en caso de no estar sumergido o enterrado el metal, el agua condensada de la atmósfera, para lo que la humedad relativa deberá ser del 70%.
El proceso de disolución de un metal en un ácido es igualmente un proceso electroquímico. La
O2+2H2O + 4e
-
-
4OH
MEDIO ÁCIDO MEDIO BASICO O NEUTRO
OXIDACIÓN REDUCCIÓN
Ya que la corrosión de los metales en ambientes húmedos es de naturaleza electroquímica, una aproximación lógica para intentar parar la corrosión sería mediante métodos electroquímicos. Los métodos electroquímicos para la protección contra la corrosión requieren de un cambio en el potencial del metal para prevenir o al menos disminuir su disolución. La protección catódica, en este sentido, es un tipo de protección (electroquímico) contra la corrosión, en el cual el potencial del electrodo del metal en cuestión se desplaza en la dirección negativa. Los principios de la protección catódica pueden ilustrarse mediante un diagrama termodinámico potencial - pH, como se muestra en la figura siguiente, en el caso del hierro (Fe).
De acuerdo con el diagrama, hay un camino para prevenir la corrosión mediante un cambio de potencial. Aplicando una corriente catódica, el potencial del espécimen de acero se desplazará en la dirección negativa, hacia la zona de inmunidad, en la cual el metal, termodinámicamente, se encuentra estable (no se puede corroer). Para lograr este desplazamiento del potencial en la dirección negativa, el objeto que se corroe se une eléctricamente a un metal más negativo en la serie electroquímica, un ánodo, formando una celda galvánica en la que actuará como cátodo. Para que el metal esté protegido catódicamente, el valor de su potencial de electrodo tiene que quedar por debajo de su potencial de corrosión en la solución mencionada. Su disolución será así prevenida totalmente (protección catódica completa) o al menos disminuirá (protección catódica incompleta). Como consecuencia de la corriente que circule en la celda galvánica formada, en el metal protegido catódicamente tendrá lugar el desprendimiento de hidrógeno o la reducción de oxígeno. Desde el punto de vista de la termodinámica, la protección catódica se basa en la existencia de un potencial y de una zona de inmunidad, en el correspondiente diagrama de estabilidad termodinámica o diagrama potencial - pH, más conocido como diagrama de Pourbaix. Si consideramos este diagrama para el caso del hierro (acero) figura anterior, se puede observar en él que están perfectamente delimitadas las zonas de corrosión, inmunidad y pasividad. Para poder pasar el hierro a la zona de inmunidad hay que rebajar su potencial a un valor de 0.62 V con respecto al electrodo de referencia de hidrógeno, que equivale a -0.80 V con respecto al Ag/AgCl. Esta será, pues, otra definición de la protección catódica. La densidad de corriente que será necesario aplicar para conseguir rebajar el potencial de la estructura a proteger (0.80 V) al valor señalado. Éste será un dato de gran valor ya que influirá directamente en la economía del sistema. Material y equipo.
Sulfato de cobre 30 g/L. Agua destilada.
DESARROLLO EXPERIMENTAL 1.- Celdas de electrodo diferente (influencia del pH)
Tomar un metal como electrodo de referencia y hacerlo par galvánico con otro metal y sumergirlo en una solución
Montar el dispositivo como lo muestra la figura. Medir la diferencia de potencial que existe
Cambiar el par del electrodo de referencia por otro metal y tambien cambiar de solución electrolítica.
Apuntar los datos obtenidos en la tabla .
2.- Celda de concentración y celda de temperatura
Celda de concentración
Celda de temperatura
Construir el dispositivo como en la imagen con 2 hemiceldas de una solución de sulfato de cobre con la misma concentración.
Se construye como la celda de concentración pero se usará solución de sodio al 10% y con electrodos de Fierro.
Colocar los 2 electrodos de cobre, el puente salino y el multímetro
Se colocan los electrodos, el puente salino y en una de las hemiceldas se coloca un termómetro.
Medir el potencial de la
La hemicelda con el termómetro se pone a calentar en una parrila y
3.- Protección catódica por ánodos de sacrificio.
En un cristalizador con ferroxilina colocar separadamentee un electrodo de Fe y de Zn. separadament
Dejar pasar media hora y observar el comportamiento comportam iento de los materiales materiales en este medio y ver que zonas se tiñen de azul.
En otro cristalizador con ferroxilina ferroxilina se ponen en contacto contact o otros electrodos limpios. Dejar pasar media hora y observar la coloración antes y después de la media hora.
Tablas.
Celda de concentración.
CATODO
CELDA DE CONCETRACION ANODO POTENCIAL (mV)
Vagregado (mL)
CELDA DE CONCETRACION ANODO POTENCIAL (mV)
Vagregado (mL)
Celda de temperatura.
CATODO
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas
ESIQIE
ALUMNOS: AGUILAR MORENO NORBERTO GARCIA MALDONADO CONSTANTINO SANCHEZ GUILLEN GUILLERMO ALEJANDRO SAUCEDO RIOS ISAURA
PROFESORES: MARIA FELIPA SANCHEZ SALMERON CARLOS ORTIZ HERRERA
AGUILAR MORENO NORBERTO
GARCIA MALDONADO CONSTANTINO
SANCHEZ GUILLEN GUILLERMO ALEJANDRO
SAUCEDO RIOS ISAURA
PAR GALVANICO ANODO
CATODO
MEDIDA DEL POTENCIAL (V) pH= ACIDO
PAR GALVANICO ANODO
CATODO
MEDIDA DEL POTENCIAL (V) pH= NEUTRO
PAR GALVANICO ANODO
CATODO
MEDIDA DEL POTENCIAL (V) pH= BASICO
EN QUE MEDIO SE CORROE MAS RAPIDO, ¿PORQUE?
