EXPERIMENTO Nº 3: “CORROSIÓN”
Objetivos: Analizar los efectos de ácidos bases y sales en la corrosión del hierro.
Fundamento Teórico: Corrosión Corrosión es el ataque destructivo de un metal por reacción química o electroquímica con su medio ambiente Nótese Nótese que hay otras clases de daños, como los causados causados por medios medios físicos. físicos. Ellos no son consid considerad erados os plenam plenament entee corros corrosión ión,, sino sino erosió erosión n o desgas desgaste. te. Existe Existen, n, además además,, algunos casos en los que el ataque químico va acompañado de daños físicos y entonces se presenta una corrosión-erosiva , desgaste corrosivo o corrosión por fricción .
Aún así, la corrosión es un proceso natural, en el cual se produce una transformación del elemento metálico a un compuesto más estable, que es un óxido. Observemos que la definición que hemos indicado no incluye a los materiales nometálicos. metálicos. Otros materiales, como el plástico plástico o la madera madera no sufren corrosión; corrosión; pueden pueden agrietarse, degradarse, romperse, pero no corroerse. Generalmente se usa el término “oxidación ” o “aherrumbramiento” para indicar la corrosión del hierro y de aleaciones en las que éste se presenta como el metal base, que es una de las más comunes.
Es importante distinguir dos clases de corrosión: la Corrosión Seca y la Corrosión Húmeda. La corrosión se llama seca cuando el ataque se produce por reacción química, sin interv intervenc ención ión de corrie corriente nte eléctri eléctrica. ca. Se llama llama húmeda húmeda cuando cuando es de natura naturaleza leza electroquímica, es decir que se caracteriza por la aparición de una corriente eléctrica dentro del medio corrosivo. A grandes rasgos la corrosión química se produce cuando un material se disuelve en un medio líquido corrosivo hasta que dicho material se consuma o, se sature el líquido. La corrosión electroquímica se produce cuando al poner ciertos metales con alto numero de electrones de valencia, con otros metales, estos tienden a captar dichos electrones libres produciendo corrosión.
Corrosión Electroquímica La corrosión corrosión es un proceso electroquími electroquímico co en el cual un metal reacciona con su medio ambiente para formar óxido o algún otro compuesto. La celda que causa este proceso está está comp compue uest staa esen esenci cialm almen ente te por por tres tres comp compon onen entes tes:: un ánod ánodo, o, un cátod cátodo o y un electrolito (la solución conductora de electricidad). El ánodo es el lugar donde el metal es corroído: el electrolito es el medio corrosivo; y el cátodo, que puede ser parte de la misma superficie metálica o de otra superficie metálica que esté en contacto, forma el otro electrodo en la celda y no es consumido por el proceso de corrosión. En el ánodo el metal metal corroí corroído do pasa pasa a través través del electro electrolit lito o como como iones iones cargado cargadoss positi positivam vamente ente,, liberando electrones que participan en la reacción catódica. Es por ello que la corriente de corrosión entre el ánodo y el cátodo consiste en electrones fluyendo dentro del metal y de iones fluyendo dentro del electrolito.
Aunque el aire atmosférico es el medio más común, las soluciones acuosas son los ambientes que con mayor frecuencia se asocian a los problemas de corrosión. En el término término solución solución acuosa acuosa se incluyen incluyen aguas naturales, naturales, suelos, suelos, humedad humedad atmosférica, atmosférica, lluvia y soluciones creadas por el hombre. Debido a la conductividad iónica de estos medios, el ataque corrosivo es generalmente electroquímico. La definición más aceptada entiende por corrosión electroquímica “el paso de electrones e iones de una fase a otra limítrofe constituyendo un fenómeno electródico, es decir,
transformaciones materiales con la cooperación fundamental, activa o pasiva, de un campo eléctrico macroscópico, entendiéndose por macroscópico aquel campo eléctrico que tiene dimensiones superiores a las atómicas en dos direcciones del espacio”. En los procesos de corrosión electroquímica de los metales se tiene simultáneamente un paso de electrones libres entre los espacios anódicos y catódicos vecinos, separados entre sí, según el esquema siguiente: Fenómeno anódico: Ed1
Ec1 + n e-
Fenómeno catódico: Ec2 + n e-
Ed2
Lo que entraña una corriente electrónica a través de la superficie límite de las fases. En el proceso anódico, anódico, el dador de electrones, electrones, Ed1, los cede a un potencial potencial galvánico galvánico más negativo, y dichos electrones son captados en el proceso catódico por un aceptor de electrones, Ec2, con potencial más positivo.
Como vemos la corrosión electroquímica involucra dos reacciones de media celda, una reacción de oxidación en el ánodo y una reacción de reducción en el cátodo. Por ejemplo para la corrosión del hierro en el agua con un pH cercano a neutralidad, estas semireacciones pueden representarse de la siguiente manera: Reacción anódica: 2Fe
2Fe
2+
+ 4e
Reacción catódica: O2 + 2H2O + 4e
-
4OH-
Por supuesto que existen diferentes reacciones anódicas y catódicas para los diferentes tipos de aleaciones expuestas en distintos medios.
Materiales: • • •
5 tubos de ensayo. 4 clavos. Reactivos: Soluciones 0,1 M de: NaOH, Na2 Cr2 O7 , NaCL, HCL HCL, FeS FeSO4 x7 H2 O
•
Solución patrón: Solución de K3 Fe( CN)6 0,1 M
•
Papel indicador.
Procedimiento: •
•
Poner un clavo limpio (lijado) en cada uno de los 5 tubos de ensayo, tenga cuidado de no romper el fondo del tubo con el clavo. Cubra cada clavo con las siguientes soluciones 0,1M: NaOH, Na 2Cr 2O7, NaCl y HCl, respectivamente.
Na2Cr 2O7 HCl NaOH NaCl aire
•
Determinar la concentraron aproximada del ion H de cada solución usando papel de tornasol o indicado universal, esto es necesario para saber si la solución inicial es acida, neutra o básica. +
Na2Cr2O7: HCl : NaOH : NaCl :
base acido base sal
•
Deje las soluciones con el clavo durante 50 minutos
•
Después que ha transcurrido todo este tiempo, añadir a cada una de las soluciones, una o dos gotas de ferrocianuro de potasio 0,1M. Observar y anotar cualquier cambio.
K 3Fe (CN)6
Resultados: Luego dejar los tubos tubos 50 minutos minutos y agregar ferrocianuro de potasio [K 3Fe (CN)6] observamos que los tubos de de ensayo toman la siguiente apariencia:
Na2Cr 2O7 HCl NaOH NaCl aire
En el tubo que contenía la solución de Na2Cr 2O7 se torno de color naranja, la solución de HCl tomo coloración azul, debido a la oxidación anódica del Fe (s). Se forma un complejo de color azul entre el Fe 2+ y el [Fe (CN) 6]3-.
Fe(s) ↔ Fe2+(aq) + 2 eK 3Fe(CN)6 ↔ [Fe(CN)6]3- + 3 K + Fe2+ + [Fe(CN)6]3- ↔ Fe[Fe(CN)6]-
, la solución de NaOH tomo un color amarillo pálido al igual que la solución de NaCl.
Conclusiones: 1.- El proceso El proceso de corrosión debe ser visto como un hecho que pone en evidencia el proceso natural de que los metales vuelven a su condición primitiva y que ello conlleva al deterioro del mismo. No obstante es este proceso este proceso el que provoca la investigación y el planteamiento de fórmulas que permitan alargar la vida útil de los materiales sometidos a este proceso este proceso.. 2.- Los metales tienen diferente resistencia a la corrosión
3.- Los metales reaccionan en variadas formas ante los factores de la corrosión
4.- Los principales factores de corrosión son: el oxígeno, el agua, los ácidos y el azufre. Con el ferrocianuro potásico se ha podido determinar si el precipitado obtenido era correspondiente a un compuesto de Fe(II) o Fe (III), se pasa de color amarillo a verde o azul se puede decir que el precipitado es de Fe (II) puesto que el ferrocianuro reacciona con este catión dando ese color característico.
