corrosion de hierro

CORROSIÓN DE HIERRO
INTRODUCCIÓN
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 delaire 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 comoen 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 aque 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.
El proceso de corrosión sedesarrolla fundamentalmente en dos etapas, a saber:
1.- la primera etapa puede interpretarse como una pila galvánica, 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 : DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA
Fe(s) ===> Fe2+ (ac) + 2e- Eº = 0,44 v
En otra región contigua a la superficie del metal que funcionacomo cátodo, tiene lugar la
reducción del oxígeno atmosférico a agua según la semirreacción;
½O2 (g) + 2H+(ac) + 2e- ===> H2O (l ) Eº= 1,23 v
La reacción global se representa en la siguiente ecuación:
Fe(s) + ½O2(g) + 2H+ (ac)====> Fe2+(ac) + H2O(l)
El potencial de esta pila se puede calcular, sea sumando los potenciales obtenidos en las
semirreacciones o haciendo uso de lospotenciales de reacción tabulados como de reducción y se
obtiene:
Eº = Eºcátodo – Eº ánodo = 1,23- (-0,44) = 1,67 v. espontánea
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 el
agua, también pueden ser aportados por la lluvia ácida en las zonas más 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) + 2e- Eº = 0,77 v
Simultáneamente el oxígeno disuelto en el agua se reduce según:
½ O2(ac) + 2H+(ac) + 2e- ===> H2O(l) Eº= 1,44V
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:
4H2O(l) + 2Fe3+(ac) ===> 6H+(ac) + Fe2O3xH2O(s)
Estareacción reestablece los protones necesarios para que la reacción global de la primera
etapa vuelva a ocurrir.
La representación gráfica del proceso de corrosión del hierro en medio ácido, donde se forma
la herrumbre, se muestra en la figura 2. El proceso global de corrosión del hierro se resume en
la siguiente ecuación:
2Fe(s) + 3/2 O2(ac) + xH2O(l)====> Fe2O3xH2O(s)
En medio neutro o...