Corrosion

Experimento sobre corrosión en metales.

Abstract— En este documento son detallados conceptos esenciales para comprender el fenómeno de corrosión en los metales al ser acelerado este proceso aplicando una fuente de energía externa como una batería. Para comprender mejor este fenómeno se realizó un experimento que mostraba la corrosión de diferentes metales como el hierro (clavo) y el cobre, las celdas electrolíticas establecidas fueron cuatro por lo que el experimento fue dividido en cuatro partes detallando lo observado por un periodo mínimo de siete días en cada una de las celdas, al final las reacciones ocurridas en cada parte del experimento son explicadas de manera científica basadas en la teoría de corrosión electrolítica.

Palabras clave — Corrosión, Electrolisis, Ánodo, Cátodo, Electroquímica.

INTRODUCCIÓN

La electroquímica es la rama de la química que se ocupa del estudio de los intercambios entre energía química y eléctrica en celdas o pilas galvánicas y la conversión de energía eléctrica en energía química en cubas electrolíticas. La Electrólisis es un proceso mediante el cual una corriente eléctrica provoca la realización de reacciones químicas no espontáneas cuando pasa a través de la solución de un electrolito; estas reacciones químicas pueden ser desprendimiento de un gas, depósito de un metal, disolución de un electrolito, etc. Para permitir el pasaje de la corriente eléctrica a través de la solución, se introducen dos trozos de metal denominados electrodos, estos se conectan a una fuente externa de corriente. El recipiente que contiene la solución se llama Cuba electrolítica. La fuente externa de corriente o batería ejerce la función de bombear electrones desde el electrodo positivo (Ánodo) al electrodo negativo (Cátodo) y de dirigir los iones hacia los electrodos. De este modo, la corriente de electrones está acompañada por una separación de los electrones del ánodo y su transferencia a través del conductor externo hacia el cátodo. Los iones con carga positiva (+) en la solución van hacia el cátodo donde toman los electrones, se reducen y se llaman cationes, generalmente son iones hidrógeno (H+ ) u átomos de un metal; o sea, se produce el depósito de un metal o desprendimiento del gas hidrógeno.

El presente trabajo consta de vincular alguno de los temas mencionados mediante un experimento de corrosión por medio de una celda electrolítica, aplicando una fem o voltaje para llevar a cabo una reacción electroquímica.

Se tomarán observaciones del experimento y por medio de los conocimientos adquiridos mediante la investigación del proyecto, se dará una explicación a los resultados obtenidos.

OBJETIVOS

Objetivo general:

Conocer el fenómeno de corrosión mediante investigaciones bibliográficas y experimentales, considerando todas las variables existentes.

Objetivos específicos:

Entender el funcionamiento de una celda electrolítica y los efectos causados en metales de uso cotidiano.

Interpretar de manera científica los efectos de acelerar el proceso de corrosión aplicando una corriente eléctrica externa.

III. MARCO TEORICO

Corrosión

“La corrosión es la oxidación no deseada de un metal- Reduce la vida útil de los productos de acero. La corrosión es un proceso electroquímico, en donde el principal responsable es el agua que se encuentra en el aire húmedo junto con el oxígeno al que está expuesto el metal.

Una gota de agua en la superficie de un metal, por ejemplo el hierro (Fe) puede actuar como el electrolito para la corrosión en una celda electroquímica diminuta. En los bordes de la gota, el oxígeno disuelto oxida el hierro. Los electrones desplazados del metal por esta oxidación pueden ser reemplazados por electrones de otra parte del metal conductor, los átomos de hierro ceden sus electrones a los átomos de hierro del borde de la gota donde se forman iones Fe^(2+), y se disuelven en el agua que los rodea. Este proceso da como resultado la formación de huecos minúsculos en la superficie del hierro. Luego lo iones de Fe^(2+) se oxidan a Fe^(3+) por acción de oxígeno disuelto. Estos iones luego presipitan como óxido de hierro (III) hidratado, que resulta ser la sustancia marrón que nosotros llamamos óxido. El agua es mejor conductora cuando tiene iones disueltos, y la formación de óxido, entonces, se acelera. La manera más simple de prevenir la corrosión es proteger la superficie del metal.”. (Atkins y Jones, 2006, p. 470-471).

“”

Figura 1. Mecanismo de formación de herrumbre en una gota de agua. a) La Oxidación del hierro ocurre en una ubicación fuera del contacto del oxígeno del aire. b) La oxidación del Fe^(2+) da como resultado la formación de iones Fe^(3+). c) Los protones son extraídos del H_2 O a medida que los iones de óxido se combinan con los iones Fe^(3+) para depositar herrumbre.

Corriente, potencial eléctrico y reacciones químicas

“La electricidad es conocido como un flujo de cargas, los químicos asignan esas cargas a los iones provenientes de disociaciones de sustancias en solución o en el ámbito molecular. Para el caso de la electroquímica las cargas son, en definitiva, iones libres o no. La unidad básica de la carga eléctrica es el Coulomb (C), y es la carga que se pueden depositar o liberar 6.25x〖10〗^18 electrones. La corriente eléctrica se cuantifica en Amperios. Un amperio se define como el paso por un punto determinado de un coulomb de carga por segundo. La unidad de potencial eléctrico es el Voltio, que es la fuerza impulsora de la corriente eléctrica de un amperio entre puntos distantes con una distancia r, con una resistencia de un Ohmio.

En una mirada global, los procesos electroquímicos se efectúan preferentemente en solución. En la electroquímica las soluciones que soportan y permiten el paso de electricidad se denominan electrolitos. Los electrolitos según el grado de su poder de transmisión de la electricidad se denominan fuertes, débiles y no electrolitos. Los electrolitos fuerte exigen que las sustancias disuelvan fuertemente, como es el caso de sales, ácidos y bases fuerte. Los electrolitos débiles son productos de la disolución de sustancias que presentan equilibrio entre sustancia matriz y los iones disueltos (presentan equilibrio químico) y los no electrolíticos o soluciones obtenida de sustancias que no se disuelven (no generan iones) en la solucion” (Kalpakjian, Schmid 2002, p. 186,189).

Electrolisis

“En los electrolitos

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