Trabajo De Corrosion

1.1 Explicar la construcción del diagrama de pourbaix para un metal de su preferencia.

Ahora vamos a ver como se construyen los diagramas de Pourbaix. Como ejemplo vamos a construir el diagrama de Pourbaix para un sistema metal-agua, como es el caso del sistema cobre-agua a 25 ºC, mostrado en la Figura 1. Para construir un diagrama de Pourbaix es útil seguir los siguientes pasos:
ƒ Recopilarlos valores de las energías libres de Gibbs de formación estándar (ΔGfº) de todas las especies implicadas.
ƒ Escribir las ecuaciones de las diferentes reacciones en las que intervienen estas especies.
ƒ Calcular las condiciones de equilibrio de las distintas reacciones.

ƒ Realizar la representación del diagrama de Pourbaixa partir de las condiciones de equilibrio calculadas previamente.Energías libres de Gibbs de formación estándar
Lo primero que vamos a hacer es establecer una lista de todas las especies que se van a considerar en el sistema cobre-agua. Después debemos buscar en la iteratura los valores de las energías libres de Gibbs de formación estándar (ΔGfº) a 25 ºC de todas las especies [6,7]. Con estos valores hacemos una tabla, indicando también el número de oxidación delas especies de cobre (es decir, la carga aparente con la que el elemento cobre está funcionando en esa especie) y el estado (acuoso, sólido, líquido o gas). En la Tabla 1 puedes observar un ejemplo de dicha tabla para el sistema cobre-agua a 25 ºC




Para el sistema cobre-agua debes de considerar en total ocho especies de cobre:
ƒ Cuatro especies sólidas: Cu, Cu2O, CuO y Cu(OH)2.
ƒ Cuatroespecies acuosas: Cu+, Cu2+, HCuO−2 y CuO2−2

Reacciones.

Una vez recopilados los valores de las energías libres de Gibbs de formación estándar (ΔGfº) de todas las especies, el siguiente paso es escribir las ecuaciones de las diferentes reacciones en las que intervienen estas especies. En cada reacción debes de considerar una pareja de especies (A y B), junto con el ion H+, la carga eléctrica (e–) yel agua (H2O). Por tanto, las ecuaciones de las distintas reacciones tendrán la forma general mostrada en la ecuación 1:



donde A y B son dos especies conteniendo el elemento metálico implicadas en la reacción.
Para un sistema metal-agua dado, si el número de especies es n, entonces el número de reacciones viene dado por la ecuación 2:




En el caso del sistema cobre-agua, el número dereacciones es 28.
Ahora tienes que agrupar las reacciones en cuatro tipos:

Reacciones electroquímicas con H+. Estas reacciones dependen tanto del potencial como del pH.
ƒ Reacciones electroquímicas sin H+. Estas reacciones dependen del potencial y son independientes del pH.
ƒ Reacciones químicas con H+. Estas reacciones son independientes del potencial y dependen del pH.
ƒReacciones químicas sinH+ Estas reacciones son independientes tanto del potencial como del pH.


Dentro de cada uno de los cuatro tipos de reacciones debes clasificarlas en:
ƒ Reacciones homogéneas, con todas las especies solubles.
ƒ Reacciones heterogéneas en las que intervienen dos sustancias sólidas.
ƒ Reacciones heterogéneas en las que sólo interviene una sustancia sólida

Condiciones de equilibrio.


Una vezestablecidas las ecuaciones de las reacciones posibles, el siguiente paso es calcular las condiciones de equilibrio de dichas reacciones a partir de los datos.de ΔGfº. Para ello vamos a diferenciar entre reacciones electroquímicas y reacciones químicas.

Reacciones electroquimica con H+.
Para las reacciones electroquímicas con H+,los coeficientes estequiométricos n y m en la ecuación 1 sondistintos decero. El potencial de equilibrio (E) vendrá dado por la ecuación de Nernst (ecuación 3):




donde Eº es el potencial estándar (V), R es la constante de los gases (8,3144 J/mol·K), T es la temperatura absoluta (298 K = 25 ºC), n es el número de electrones intercambiados, F es la constante de Faraday (96,485 C/mol) y (A), (H+), (B) y (H2O) son las actividades de las especies que intervienen...