Corrosion

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Ciencia Ahora, nº 24, año 12, julio a diciembre 2009

CORROSIÓN DEL HIERRO EN DISTINTOS TIPOS DE AGUAS: UNA PROPUESTA EXPERIMENTAL
Fresia Chandía C.1, Sergio Hernández H.2 1. Departamento de Ciencias, Colegio Arturo Prat Chacón Talcahuano 2. Facultad de Ciencias, Universidad Católica de la Santísima Concepción

1. Introducción La corrosión es un proceso espontáneo de destrucción queexperimentan 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 (1), al mismo tiempo en las zonas costera, también el problema seintensifica debido al ambiente salino (2). La forma de corrosión mas 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 (3). Para minimizar el problema de la corrosión, esnecesario 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 (4). 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 eloxígeno 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 (5,6). El proceso de corrosión se desarrolla fundamentalmente en dos etapas (7), a saber: 1.la primera etapa puede interpretarse como una pilagalvánica, en la que una zona de la superficie del hierro funciona como ánodo y tiene lugar la oxidación del hierro metálico a ión hierro(II), según : Fe(s) ===> Fe2+ (ac) + 2eEº = 0,44 v En otra región contigua a la superficie del metal que funciona como cátodo, tiene lugar la reducción del oxígeno atmosférico a agua según la semirreacción; ½O2 (g) + 2H+(ac) + 2e- ===> H2O (l ) La reacción global serepresenta en la siguiente ecuación: Fe(s) + ½O2(g) + 2H+ (ac)====> Fe2+(ac) + H2O(l) Eº= 1,23 v

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El potencial de esta pila se puede calcula, sea sumando los potenciales obtenidos en las semirreacciones o haciendo uso de los potenciales de reacción tabulados como de reducción, y se obtiene: Eº = Eºcátodo – Eº ánodo = 1,23- (-0,44) = 1,67v. Se sabe que el agua no tiene una concentración de protones 1 Molar, por lo tanto el potencial de la reacción global, sería un poco menor, pero también positivo, lo que indica que el proceso es espontáneo (8). Como se observa en la reacción global, esta primera etapa ocurre en medio ácido, donde los protones requeridos, son aportados por cualquier ácido como el CO2 atmosférico disuelto en elagua, también pueden ser aportados por la lluvia ácida en las zonas mas contaminadas. 2.La segunda etapa, corresponde a la formación de la herrumbre, donde el ión hierro(II) sale de la superficie del metal y migra a la gota de agua, donde se oxida a ión hierro(III),según: 2Fe2+(ac) ===> 2Fe3+(ac) + 2eEº = 0,77 v

Simultáneamente el oxígeno disuelto en el agua se reduce según : ½ O2(ac) + 2H+(ac) +2e- ===> H2O(l) La ecuación de la reacción global corresponde a : 2Fe2+(ac) + ½ O2(g) + 2H+(ac) ==> 2Fe3+(ac) + H2O(l) El potencial de la reacción global es alto y positivo, por lo tanto este proceso también es espontáneo. Los iones Fe3+ precipitan como óxido de hierro(III) hidratado como consecuencia de la desprotonación de las moléculas de agua y se representa mediante la siguiente ecuación:...
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