Cinetica de la corrosion

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CAPíTULO 3

CINÉTICA DE LA CORROSIÓN

LAS LEYES DE FARADAY DE LA ELECTROLISIS Y SU APLICACIÓN EN LA DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN.

El trabajo en electroquímica clásica llevado a cabo por Michael Faraday en el siglo XIX produjo dos leyes publicadas en 1833 y 1834 que llevan su nombre. Las dos leyes se pueden resumir a continuación.

3.1 LAS LEYES

3.1.1 LA PRIMERA LEYLa masa de los productos primarios formados en un electrodo por electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que se transmite al electrodo. Por lo tanto:

m It or m = ZIt (3.1)

Donde

I = Corriente en amperes
t = tiempo en segundos
m = Masa del producto primario en gramos
Z = Constante de proporcionalidad.(equivalente electroquímico).Esta es la masa de una sustancia liberada por 1 ampere-segundo de corriente (1coulumb)

3.1.2 LA SEGUNDA LEY

Las masas de los diferentes productos primarios formados por cantidades iguales de electricidad son proporcionales a la relación de la masa molar con el número de electrones que participan en una reacción particular
m1∝ M1n1 ∝ Z1 (3.2)m2∝ M2n2 ∝ Z2 (3.3)
Donde
m1,m2=masas de productos primarios en gramos
M1, M2 = Masas molares ( g.mol-1)
n1, n2 = número de electrones
Z1, Z2 = Equivalente electroquímico

Combinando la primera y segunda leyes, en la ecuación (3.1)

m = ZIt

Sustituyendo Z de la ecuación (3.2) en la ecuación (3.1)
m=kMnIt (3.4)ó
m=1F . MnIt (3.5)

Donde F= Constante de Faraday. Esta es la cantidad de electricidad requerida para depositar la relación de masa a la valencia de cualquier sustancia y se expresa en coulombs por mol ( C (g equiv.)-1).Tiene un valor de 96,485 coulombs por gramo equivalente. Algunas veces se escribe como 96,495 coulombs por mol de electrones.3.1.3 APLICACIONES DE LAS LEYES DE FARADAY EN LA DETERMINACIÓN DE VELOCIDADES DE CORROSIÓN DE METALES Y ALEACIONES

La velocidad de corrosión tiene dimensiones de masa por el recíproco del tiempo:

(g. y-1 ó Kg. s-1)

En términos de pérdida de peso de un metal con el tiempo, de la ecuación (3.5) tenemos

(I = corriente) (3.6)

Lavelocidad de corrosión es proporcional a la corriente transmitida y a la masa molar. Dividiendo la ecuación (3.6) por el área expuesta del metal en la aleación, se obtiene

(3.7)

Pero, IA= densidad de corriente ( i ). Entonces:

( i = Densidad de corriente)(3.8)

La ecuación anterior ha sido usada con éxito para determinar la velocidad de corrosión.
Una unidad práctica muyútil para representar la velocidad de corrosión son los miligramos por decímetro cuadrado por día ( mg.dm-2.dia-1) ó mdd. Otra unidad práctica son los milímetros por año (mmy-1) y mils por año (mpy-1).

Enseguida están algunos ejemplos que muestran como las leyes de Faraday son usadas para determinar la velocidad de corrosión.

3.1.4 EJEMPLOS ILUSTRATIVOS

Ejemplo 1
Se corroe acero enuna solución acuosa, la corriente de corrosión se mide como 0.1 A • cm-2. Calcular la velocidad de pérdida de peso por unidad de área en unidades de mdd.

Solución:
Para Fe Fe2 + 2e

(3.9)

Donde
M = 55.9 g . mol-1
i = 0.1 A.cm-2
n = 2
Sustituyendo los valores en la ecuación (3.9), obtenemos2.897 X 10-8 g cm-2s-1

Ahora convirtiendo g a mg (X 103) tenemos

2.897 x10-8 gcm-2s-1 = 2.897 x 10-5mgcm-2s-1

Y convirtiendo de mg cm-2s-1 a mg dm-2s-1 , obtenemos

(2.897 x 10-5mg cm-2s-1 )(1 x 102 cm2/dm2)

Para convertir la expresión de arriba a miligramos por decímetro cuadrado por día(mg.dm-2.dia-1) multipliquemos por 24h/día por 3600 s/h y obtenemos la velocidad de...
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