Informe de Quimica 7 Corrosion Del Hierro

 

 

CURSO: QUIMICA INORGANICA LABORATORIO 06 ELECTROQUIMICA

Apellidos y Nombres

Nota

Alumno(s):

Profesor: Programa Profesional: Fecha de entrega:

Heloina Berroa Operación planta de procesamiento de Especialidad/Grupo: minerales 11

11

2016

Mesa de Trabajo:

C/19 - A 5

 

1.-INTRODUCCION La corrosión es un proceso espontáneo de destrucción que experimentan los metales en contacto con el medioambiente, convirtiéndose en óxidos y esto produce un gradual deterioro de ellos. La corrosión de los metales, es un proceso permanente debido a que ellos están siempre en contacto con los agentes que la provocan, como son el agua, el oxígeno del aire y en estos últimos años la lluvia ácida, al mismo tiempo en las zonas costera, también el problema se intensifica debido al ambiente salino. La forma de corrosión más común y destructiva desde el punto de vista económico es la oxidación del hierro, este problema significa un derroche de energía y de dinero, debido a que en el mundo se gastan millones de dólares, tanto en proteger como en reponer los materiales y estructuras metálicas corroídas. Para minimizar el problema de la corrosión, es necesario proteger los metales con pinturas anticorrosivas o estructuras de hierro galvanizadas, estañadas o bien se le une a la estructura de hierro un ánodo de sacrificio de magnesio. La corrosión de los metales, y en particular el hierro, es un proceso electroquímico debido a que sobre la pieza del metal que se corroe existen zonas anódicas y catódicas, en el cual el hierro se oxida con el oxígeno del aire en presencia de humedad, para dar un producto que carece de las propiedades estructurales del hierro metálico, como lo es el óxido de hierro(III) hidratado (Fe2O3 x H2O) de color café rojizo que se llama en lo cotidiano herrumbre.

Corrosión del hierro

Tipos de corrosión

Uniforme

Esfuerzo Galvánica

Es el deterioro de las propiedades físicas y químicas de

Uso de materiales de ran ureza

Por picaduras -Ocurre en la presencia de un electrolito. Intergranular

Como combatir la corrosión.

-Es originada por una reacción química

Tratamientos térmicos

Recubrimiento superficial

Electroquímica Protección catódica

 

2.-OBJETIVOS:          

     

 

Experimentar con el indicador de Fe+2. Experimentar con la corrosión del hierro en diferentes medios. Plantear ecuaciones químicas de corrosión. Investigar algunos factores que in intervienen tervienen en llaa corrosión Elegir el mejor ánodo de sacrificio para otro o tro metal. Construir celdas galvánica galvánicass

 

4.-MATERIALES Y EQUIPO

 

Hidróxido de Sodio   Cloruro de Sodio  

Ácido Sulfúrico

Interfase USB Link

Computadora personal con  programa PASCO TM Capstone  instalado

 Vaso precipitado precipitado y agitador 

 

  Tubos de Ensayo

Trípodes

Rejilla

Placa Prety

Colapiz

 

Clavos

Puente salino

Lamina de cobre,zinc,aluminio y magnesio

5.-PROCEDIMIENTO

1.  Indicador de hierro (II) En un tubo de ensayo agregue 3 mL de ferroso 0,1 M, luego adicione 1 gota de hexacianofe hexacianoferrato rrato de potasio. Observe lo sulfato que sucede. Fe2+(ac)  + K+(ac)  + [Fe(CN)6]3-(ac) 

K Fe[Fe(CN)6](s) 

1.  1.  Si tuviera que determinar corrosión del metal en un tanque de agua, ¿qué indicador usaría?, en todo caso una indicación positiva para el Fe+2 sería:

Una indicación el hexacionoferrrato, pero en forma de gel asi como utilizamos el colapis para que se pueda untar y mostrar la parte en deterioro porque cambiara de color .

 

2.  Corrosión del hierro   Coloque en tres tubos de ensayo 3 mL de: Hidróxido de sodio 0,1 M, Cloruro de sodio 0,1 M, y Ácido Sulfúrico 0,1 M respectivamente, luego introduzca en cada uno de ellos un clavo. Deje reposar por espacio de unos 10 minutos mientras observa detenidamente lo que ocurre.   Luego determine en que tuvo de ensayo y con qué sustancia hay indicación positiva de iones Fe+2. 



 Vierta un poco de lay solución se encuentra en ela.tubo desus ensayo que contiene el Cloruro de Sodio agregue que 2 gotas de fenolftaleína. fenolftaleín Anote observaciones.   Llene el siguiente cuadro :



 



 Acidez de los reactivos (Fenolftaleína)

Observaciones durante la reacción

Ensayo de Fe2+(ac) 

NaCl

Incoloro

Incoloro

NaOH

Rojo grosella

H2SO4

Incoloro

Se apreció un burbujeo leve Se apreció un burbujeo mínimo Se apreció un burbujeo intenso

Incoloro Azul turquesa

 Aspecto del clavo después de sumergido Cambia el brillo Gano más brillo Perdió el brillo

3.  ¿En qué medios (ácido, base o neutro) se aprecia corrosión intensa?

En el medio acido se ve una corrosión corr osión intensa En el medio neutro, es leve 4.  ¿En qué medios (ácido, (ácido, base o neut neutro) ro) no se aprecia corrosión? corrosión?

En el medio básico 5.  ¿Qué color aparece cuando se agrega la fenolftaleína a la solución del tubo de ensayo que contenía el cloruro de sodio?. Explique.

Se observa un color medio amarillento es porque el cloruro de sodio es una sal neutra y tiene otra reacción con la fenolftaleína 6.  ¿Cuál es el nombre del gas que se desprende del tubo de ensayo que contiene el clavo inmerso en ácido? ¿Es inflamab i nflamable le o toxico?

Se observa que se libera iones hidrógenos, no es e s tóxico, pero si inflamable 7.  Con ayuda de la tabla de potenciales estándar de oxidación, escriba la reacción de corrosión en medio ácido. Indique los estados de agregación y el potencial de celda. H2SO4 + Fe0 -------------> Fe2SO4 + H2 

 

FIGURA 1

3   Ánodo de sacrificio sacrificio  Arme celdas galvánicas: coloque 40 ml de cloruro de sodio al 3,5 % y 5 gotas de fenolftaleína en dos vasos de precipitación. Luego conecte ambos vasos con una tira de papel de filtro humedecido con una solución saturada de nitrato de amonio (puente salino).   En uno de los vasos se sumergirá un clavo de hierro y en el otro una lamina de cobre. Los electrodos se conectarán a un voltímetro por medio de unos alambres provistos de unas pinzas, de tal manera que el electrodo de hierro este siempre conectado al terminal negativo del voltímetro. vo ltímetro. Anote sus observaciones y el voltaje generado.   Repita la experiencia cambiando la lámina de cobre por una de zinc, luego magnesio y aluminio.  







Cada uno de estos experimentos se realizará por separado, eliminándose la solución que contiene el vaso de precipitación cada vez que se cambie de electrodo).

V Fe

Met   puente salino

 

 

FIGURA 2

En esta experiencia se observó que:    

No hay flujo de electrones, por lo tanto es un metal de sacrificio. El proceso se lleva acabo de izquierda a derecha, del cátodo al ánodo esto quiere decir que se esta oxidando.

Luego se invierte:

Se volvió positivo   Se observó también que se están pasando electrones de aluminio +3 ,lo cual con el agua se forma un hidróxido de magnesio.  

8.  8.  Llene el siguiente cuadro : -

Terminal positivo 

Terminal negativo 

(Cátodo) 

(Ánodo) 

Ecelda 

Formación de OH (ac) 

(Voltios) 

(¿Ánodo o cátodo?) 

¿Seánodo produjo de un sacrificio? 

Hierro

Magnesio

-0.54v 

Cátodo

Si

Hierro

Aluminio

-1.10v 

Cátodo

Si

Hierro

Zinc

0.19v 

Cátodo

Si

Hierro

Cu

0.32v 

 Ánodo

Si

 

9.  ¿Cuáles son los metales que usaría como ánodos de sacrificio para el hierro?. Explique

El magnesio porque se encarga de proteger al fierro de la corrosión. 10.  ¿Cuál es el metal que no funciona como ánodo de sacrificio para el hierro? ¿Por qué sucede ello?. Si quisiera hundir un barco ¿qué metales elegiría como “falso ánodo”? 

El cobre, porque tiene un porcentaje positivo y mientras mas positivo sea mas va aproteger al hierro.  



Localización de las zonas Anódicas y Catódicas de un metal deformado. Prepare una disolución de Agar-Agar utilizando 4 g de Agar  – Agar o gelatina en 100 mL de una solución de cloruro de sodio al 3% en un vaso de 150 mL; ponga a hervir ligeramente con con agitación constante. Deje enfriar enfriar un poco la disolución. disolución.   Cuando la disolución este templada, añada 10 a 12 gotas de una solución de ferrocianuro potásico K 3[Fe(CN)6] 0,5M y uunas nas 10 gotas de fenolftaleína, fenolftaleína, siempre con agitación.   Prepare dos placas petri; en la primera coloque un clavo normal y un clavo doblado  







y(hasta en lalaúltima clavo recubierto en parte de papel aluminio o cinta de magnesio mitadun aproximadamente).    Vierta en las placas la disolución preparada anteriormente de manera que los clavos y el aluminio queden completamente cubiertos por la disolución. Deje reposar varios minutos y observe las placas en fondo blanco. Anote los resultados y haga un gráfico localizando las zonas coloreadas. Interprete los resultados. r esultados.



(Un mejor efecto visual se obtendría si dejáramos reposar las placas toda la noche). Nota: Es importante no mover las placas petri una vez colocados lo clavos.

FIGURA 3

 

  El procedimiento que se utilizó para ver el resultado que está en la imagen fue el siguiente:

Primero echar el colapiz al agua con electrolito con un poquito de NaCl   Mover   Llegar hasta el punto de ebullición  

FIGURA 4

Luego de darse cuenta que se disolvió bien el colapiz dejamos que enfríe.   Después de notar que ya entibio un poco, se procede a echar este producto a las placas preti y en ahí incluimos a los clavos para notar que efectos o que se llegare a ver u obtener luego de este procedimiento.

 

1.  ¿Qué sucede en la primera placa con los dos clavos? Se observa las partes que han sufrido por efecto de la corrosión.

2.  ¿En cual placa se aprecia la presencia de OH-(ac)?. ¿Cómo lo dedujo? Es la segunda ya que en esta se puso el clavo forrado con papel aluminio, y su función es actuar como ánodo de sacrificio.  

3.  El magnesio ¿es un buen ánodo de sacrificio para el cobre? No, el magnesio es un buen ánodo de sacrificio para el hierro

4.  ¿En cuál placa se aprecia la presencia de Fe2+(ac)? En la primera, en la que están los dos clavos.

5.  El magnesio ¿es un buen ánodo de sacrificio para el hierro? Si porque este lo protege de la corrosión

 

Tabla de Potenciales Estándar de Electrodo a 25°C 

Reacción de Reducción Li+ + e-   Li →

+

-

→

2+ +  + 2e e  -   K Ba BaK  Ca2+ + 2e-   Ca Na+ + e-   Na Mg2+ + 2e-   Mg  Al3+ + 3e-   Al Mn2+ + 2e-   Mn 2H2O + 2e-   H2 + 2 OH-  Zn2+ + 2e-   Zn Cr2+ + 2e-   Cr Fe2+ + 2e-   Fe →

→

→

→

→

→

→

→

→

→

3+

-

→

→

→

→

→

→

→

→

→

→

 + ee-    Fe  Cu2+  FeCu3+ +  Ag+ + e-   Ag Cr2O72- + 14H+ + 6e-   2Cr3+ + 7H2O  Au3+ + 3e-   Au Co3+ + e-   Co2+  →

→

→

→

→

 

Reacción de Oxidación Li

 Li+ + e-  +

→

-0.41 -0.40 -0.28 -0.25 -0.14 -0.13 -0.04 0.00 0.15 0.34 0.40 0.52 0.77 0.80 1.33 1.50 1.82

Eo (V) 3.04

→

-

 K 2+ +   -  BaK  Ba  +e2e Ca  Ca2+ + 2e-  Na  Na+ + e-  Mg  Mg2+ + 2e-   Al  Al3+ + 3e-  Mn  Mn2+ + 2e-  H2 + 2 OH-   2H2O + 2e-  Zn  Zn2+ + 2e-  Cr  Cr2+ + 2e-  Fe  Fe2+ + 2e-  →

→

→

→

→

→

→

→

→

→

→

→

-

-2.92 -2.90 -2.87 -2.71 -2.37 -1.66 -1.18 -0.83 -0.76 -0.74 -0.44

→

Cr2+ + Cd  + 3e 2e-    Cr  Cd Co2+ + 2e-   Co Ni2+ + 2e-   Ni Sn2+ + 2e-   Sn Pb2+ + 2e-   Pb Fe3+ + 3e-   Fe 2H+ + 2e-   H2  Sn4+ + 2e-   Sn2+  Cu2+ + 2e-   Cu 2H2O + O2 + 4e-   4OH-  +

Eo (V) -3.04

3+

2.92 2.90 2.87 2.71 2.37 1.66 1.18 0.83 0.76 0.74 0.44

-

Cr  Cr 0.41 Cd  Cd2+ +  + 3e 2e-   0.40 Co  Co2+ + 2e-  0.28 Ni  Ni2+ + 2e-  0.25 Sn  Sn2+ + 2e-  0.14 Pb  Pb2+ + 2e-  0.13 Fe  Fe3+ + 3e-  0.04 + H2   2H  + 2e   0.00 Sn2+   Sn4+ + 2e-  -0.15 Cu  Cu2+ + 2e-  0.34 4OH-   2H2O + O2 + 4e-  -0.40 →

→

→

→

→

→

→

→

→

→

→

+

-

 + +e e  -  2+   Cu FeCu  Fe3+  Ag  Ag+ + e-  2Cr3+ + 7H2O  Cr2O72- + 14H+ + 6e-   Au  Au3+ + 3e-  Co2+   Co3+ + e-  →

→

→

→

→

-0.52 -0.77 -0.80 -1.33 -1.50 -1.82

 

CUESTIONARIO: 1.  Durante la electrólisis de una disolución acuosa de nitrato de plata AgNO3 se depositaron 0,41g de Ag después de cierto c ierto tiempo. a.  Escriba la semi reacción de reducción : -1

 Ag (NO3) + e  = Ag + NO3 b.  Calcule la cantidad de electricidad utilizada :

La cantidad que es necesaria de electricidad para llevar acabo la reacción un 1F.  1F. 

2.  De la reacción entre el magnesio con el ácido clorhídrico, a.  Escriba la ecuación de la reacción :

2 HCl + Mg

  MgCl2 + H2



b.  Indique la sustancia oxidada y la sustancia reducida :

Sustancia oxida: El magnesio magnesio ya que pasa de 0 a +2

Sustancia reductora: El ion hidrogeno pasa de +1 a 0 c.  La semi ecuación de reducción :

1e- + H+  H0

d.  La semi ecuación de oxidación :

Mg0  Mg+2 + 2e-

e.  Agente oxidante y agente reductor :

 Ag. Oxidante: Oxidante: el ion hidrogeno  Ag. Reductor: el el magnesio

3.  Indique el número de electrones que gana o pierde y si las semi reacciones son de oxidación o reducción

Sn 4+    Sn 2+   Sn 4+  + 2e  Sn 2+ Ni0

 

Ag +1 Cl20

 

Ni3+  Ag0 

  2Cl -1 

Ni0 + 3e 

 

Ni3+

Ag +1 + 1e   Ag0 Cl20 + 1e    2Cl -1

 

6.-INTERPRETACION 6.-INTERPR ETACION DE RESULTADOS RESULTADOS,, OBSERVACIONES: OBSERVACIONES: Las soluciones de las celdas no se puede dejar más de un minuto porque se malogra.   Se logro identificar como actuaba el hierro en diferentes medios.   También identificamos los ánodos correctos de Sacrificios. Sacrificios.   Este laboratorio nos permitió recordar y estudiar la tabla de potenciales , ya que es  

 

muyllegó útil apara nosotros en un en futuro trabajo. de la Se entender porpoder qué se stomar e formadecisiones el color rosado la experiencia localización de zonas anódicas anódicas y catódic catódicas as de un metal deformado. Este color se forma a causa de la fenoptaleina.

FIGURA 5

7.-CONCLUSION:  

Este fue un laboratorio muy interesante ya que con el conocimos mas acerca del hierro o fierro , aprendimos a diferenciarlo y a saber en que lo tendremos que utilizar , también a tener tener precauciones contra la corrosión ya que esta nos puede malograr muchas maquinas , barcos ,,etc .

8.-BIBLIOGRAFIA: H. BERROA, Guía de laboratorio: Química para minería. TECSUP.2016