Química TP8

Química 83.01 C Trabajo Práctico n°8 cORROSIÓN

Francisco Bogatti M.Belén Ladaga Mariano Estanga Mariano couse Nicolas Borsari

28 DE NOVIEMBRE DE 2013

OBJETIVOS   

Conocer el proceso de corrosión Identificar los productos de corrosión Evaluar influencia del medio en el proceso de corrosión de metales

INTRODUCCION TEÓRICA La oxidación de los metales a temperatura ambiente es una reacción espontánea desde el punto de viste termodinámico. Por ésta razón, la gran mayoría de los metales se encuentra naturalmente en un estado de oxidación positivo, formando compuestos como óxidos y sales insolubles. La oxidación de los metales puros es provocada por su exposición a un medio que actúa como agente oxidante, el cual deteriora o modifica parte de las propiedades mecánicas del metal en cuestión. Este fenómeno se denomina corrosión. El medio agresivo o fluido puede ser el agua de mar, el aire húmedo, los vapores ácidos o la película de humedad que recubre a todo el cuerpo. La corrosión puede ser química (ataque de un metal por un agente corrosivo, oxidación por contacto directo) o electroquímica (formación de zonas anódica y catódicas sobre el metal que junto con un medio electrolítico se comportan como micropilas, oxidación a distancia). La corrosión electroquímica o galvánica es un proceso de óxido-reducción. La existencia de zonas anódicas y catódicas implica la existencia de diferencias de potencial eléctrico. Cuando un cuerpo metálico es sumergido en un medio agresivo, se distingue una zona anódica, donde el metal pierde electrones, y una zona catódica, lugar hacia donde fluyen estos electrones, provocando una reducción cuya reacción dependerá de la humedad, el pH del medio agresivo y el grado de aireación de la superficie metálica. Los iones metálicos (generados en la zona anódica) y los OH- (formados en la zona catódica) se desplazarán hacia las zonas opuestas y donde se encuentran precipita e hidróxido o el óxido hidratado correspondiente. La ubicación de esta precipitación depende de las velocidades de los iones.

1. REACCIONES REDOS ESPONTANEAS Se estudio la corrosión rápida de Zn en un par Zn-Cu sumergido en agua que contiene oxígeno disuelto. Para realizar el experimento se lleno un tubo U con agua aireada. En cada rama del tubo se colocó una chapa pulida de zinc y otra de cobre, uniéndolas con un conductor de cobre (sin que toque el líquido). Se agregaron a ambas ramas 3 gotas de solución alcohólica de fenolftaleina, la cual cambia a un tono rojo violáceo en presencia de iones OH-.

De la experiencia se puede notar que el cobre constituye la zona catódica, pues el oxígeno del agua se reduce formando iones OH-, mientras que en el electrodo de zinc es donde se produce la oxidación del metal (Zn), siendo ésta por lo tanto una zona anódica. Las reacciones que responden a lo expuesto anteriormente son:

Zn 0 → Zn 2+ + 2e −

Reacción redox anódica

2 H 2O + O2 (ac) + 4e − → 4OH − (ac)

Reacción redox catódica

Las reacciones se verifican con el rojo violáceo de la solución de fenolftaleina ante la presencia de los iones OH-, y por lo tanto, se ubica la zona donde esta el cátodo que es donde esta la chapa de cobre, y, así, se determina la chapa de zinc como el ánodo. La alteraciones que se notaron fueron la corrosión de la chapa de zinc con formación de iones de zinc, y, simultáneamente, en la zona catódica, el aumento de la concentración de iones OH-, aumentando el pH del fluido. Los productos finales son los iones de Zn formados en zona anódica y los iones OH- formados en la zona catódica. Cuando estos iones se desplazan a las zonas opuestas del tubo, se encuentran, uniéndose y formando hidróxido de zinc.

2. CORROSIÓN RÁPIDA DE HIERRO POR FORMACIÓN DE UN PAR Fe-Cu SUMERGIDO EN AGUA SALINA QUE CONTIENE OXÍGENO DISUELTO Para esta experiencia se arrollo de manera compacta un alambre de cobre alrededor de un clavo grueso de hierro. Luego se lo envolvió con papel de filtro embebido en solución de H 2O, NaCl, K3Fe(CN)6 y fenolftaleina. El dispositivo utilizado se ejemplifico según la figura:

En la zona de coloración rosada, la fenolftaleina reaccionó con los iones OH - determinándose la zona catódica y en la zona de tono azulado, el hierro reaccionó con Fe(CN) 6 dando esa coloración y determinando el ánodo, según la ecuación:

3Fe 2+ + 2 Fe(CN )63− → Fe3 [ Fe(CN ) 6 ]2 Las reacciones redox fueron las siguientes:

Fe0 → Fe 2+ + 2e −

Reacción redox anódica

2 H 2O + O2 (ac) + 4e − → 4OH − (ac)

Reacción redox catódica

3. CORROSION DE UNA CHAPA DE ACERO AL CARBONO POR FORMACIÓN DE REGIONES ANÓDICA Y CATÓDICAS A CAUSA DE UNA DIFERENCIA DE AIREACIÓN Cuando una superficie metálica se halla parcialmente sumergida en un medio agresivo se originan zonas anódicas y catódicas debido al diferente grado de aireación de éstas. Para dicha experiencia se dispuso de la solución acuosa indicada en el experimento anterior. Se colocó sobre la superficie limpia y pulida, una placa de acero al carbono y 2 gotas de la solución. Se observaron áreas coloreada y distribuidas según la figura

En las zonas de menor aireación se dará la oxidación del hierro constituyéndose allí la zona anódica. La reacción correspondiente es:

Fe0 → Fe 2+ + 2e − De la misma manera, la zona de mayor aireación será la zona catódica, donde ocurre la reducción del oxígeno, según:

2 H 2O + O2 (ac) + 4e − → 4OH − (ac) 4. CORROSIÓN DE UN CLAVO DE HIERRO POR TENSIoNES DE MAQUINADO En las zonas sometidas a maquinado, la red cristalina del metal se deforma y se originan tensiones. Estas zonas son mas reactivas, en particular, con respecto a la corrosión. Constituyen zonas anódicas frente a las zonas no tensionadas que actúan como cátodos. Si consideramos toda la pieza en contacto con un medio agresivo de similar composición al de los casos anteriores, las reacciones anódica y catódica serán las mismas y el color característico de reconocimiento de la zona catódica aparecerá en el cuerpo del clavo. Para lograr esto se apoyo un clavo grande de acero, deformado, sobre un papel humedecido en la solución salina con indicadores de zona anódica y catódica. Durante la reacción se pudieron observar dos zonas bien definidas por las partes coloreadas del papel. La zona anódica incluye la cabeza y punta del clavo, así como el área sometida a la flexión. El papel tomo contacto con estas zonas y se tornó de coloración azulada, indicando la presencia de iones producto de la oxidación del hierro.

La zona catódica esta constituida por las partes restantes del clavo, donde el papel en contacto tomo una coloración violácea (por la fenolftaleina). Lo cual indica la presencia de iones OH-, es decir, donde se produce la reducción del oxigeno del aire.