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Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”
Extensión 4 de Mayo
ANÁLISIS CRÍTICO
(CAPÍTULOS II Y III)
Samantha Ali
C.I.: 24.720.324
Ingeniería de la corrosión
Porlamar, 06 de Marzo de 2015
1. Electroquímica
La energía necesaria para arrancar un electrón de un metal
varía mucho en los diferentes casos. Si dos metales se ponen
en contacto uno de ellos tendera a aceptar electrones del otro
hasta que la diferencia de potencial establecida por la
transferencia sea suficiente para oponerse a un nuevo paso de
electrones a través de la superficie de contacto.
Si estos dos metales de los que se hablaba se unen por medio
de una solución salina pueden generar corriente eléctrica que
es suministrada por los cambios químicos, bien se sabe que
cuando se disuelve una sal en agua se produce su disociación
instantánea, quedado electrolíticamente disociada en aniones y
cationes.
Figura 1. Celdas electroquímicas
La electroquímica estudia la conversión de la energía eléctrica
a energía química, así como la conversión de la energía
química a energía eléctrica. Es decir, es el estudio de las
relaciones químicas que producen efectos eléctricos y de los
fenómenos químicos causados por la acción de las corrientes o
voltajes.
2. Fundamentos de la electroquímica
La energía eléctrica es transportada a través de la materia
mediante la conducción de cargas eléctricas de un punto a otro,
fenómeno que se denomina corriente eléctrica.
Figura 2. Ejemplo de corriente eléctrica
Para que se produzca esta corriente son precisos portadores
que conduzcan las cargas a través de los cuerpos materiales,
así como que haya una fuerza capaz de ponerlos en
movimiento. Tales portadores pueden ser los electrones, como
en el caso de los metales ( conducción metálica), o los iones
positivos y negativos, como sucede en las soluciones de
electrolitos y en las sales fundidas (conducción electrolítica).
Figura 3. Ejemplo de conducción electrolítica
Toda región del espacio en la que operan fuerzas eléctricas se
denomina campo eléctrico. Este campo eléctrico produce una
fuerza electrostática con la cual se produce una fuerza en el
sistema que contrarresta y compensa la fuerza electrostática.
La fuerza electromotriz es la fuerza externa que efectúa un
trabajo para mover una unidad de carga positiva de un lado a
otro en el campo.
Figura 4. Campo eléctrico
3. Leyes de Faraday para la electrolisis.
La cantidad de un elemento que se libera en un
electrodo es directamente proporcional a la cantidad de
electricidad que pasa a través de la disolución.
Si la cantidad de electricidad es constante , el peso de
distintos elementos liberados es proporcional a sus
equivalentes electroquímicos.
4. Ecuación de Nernst.
La ecuación de Nernst es útil para hallar el potencial de reducción en los
electrodos en condiciones diferentes a los estándares.
De donde E, hace referencia al potencial del electrodo.
Eº= potencial en condiciones estándar.
R= constante de los gases.
T= temperatura absoluta (en grados Kelvin).
n= número de moles que tienen participación en la reacción.
F= constante de Faraday ( con un valor de 96500 C/mol, aprox.)
Q= cociente de reacción
De éste modo, para la reacción
aA + bB → cC + dD, Q adopta la expresión:
En este caso [C] y [D], hacen referencia a las presiones parciales, también
conocidas como concentraciones molares si se trata de gases o iones en
disolución, para los productos de la reacción, en cambio [A] y [B], son
también las presiones parciales pero para el caso de los reactivos. Siendo
los exponentes, la cantidad de moles que conforma cada sustancia que se
encuentra participando en la reacción (conocidos como coeficientes
estequiométricos), y a las sustancias que se encuentran en estado sólido se
les da una concentración unitaria, por lo cual no aparecen en Q.
Los potenciales que tienen las células electroquímicas se relacionan con las
actividades de los reactivos y productos, éstos se encuentran relacionados a
su vez con las concentraciones molares.
Frecuentemente al realizar las aproximaciones de las actividades de los
reactivos y productos, se dice que las concentraciones molares de ambos
son iguales, pero hay que tener en consideración, que al tratarse solamente
de una aproximación, los resultados pueden llevar a error.
5. Polarización
La determinación de los potenciales de los electrodos de una
pila cuando por ellos circula corriente muestra que dichos
potenciales varían apreciablemente. Esta variación en el
potencial de los electrodos cuando se hace circular corriente
por los mismos, se conoce como polarización. Es decir que la
polarización es el cambio en el potencial de un electrodo a
medida que la corriente fluye de o hacia él.
a. Curvas de Polarización.
Las curvas de polarización muestran la interdependencia entre el
potencial de electrodo y la intensidad de corriente .
Las curvas de Polarización pueden determinarse aplicando una
corriente constante y midiendo el potencial , repitiendo este
procedimiento para diversos valores de corriente y midiendo en cada
caso el nuevo potencial alcanzado.
Figura 5. Curva de polarización del hierro
6. Pasividad
El pasivar un metal es transformar la superficie de metal por un proceso
químico o físico que le confieran resistencia a la oxidación.
La pasivación no debe ser confundida con la inmunidad, en la cual el metal
base es por sí mismo resistente a la acción de los medios corrosivos, por
ejemplo el oro y el platino, que no se oxidan fácilmente y por eso se los
llama metal noble.
Figura 6. Ejemplo de pasivación del acero inoxidable
a. Métodos de pasivación
Pasivación Anódica: Este tipo de pasivación se da al estar inducida
por la activación electroquímica.
Pasivación química: Pasivación de un metal mediante una disolución
de agente oxidante que al reducirse pasiva al metal, generalmente con
la formación de la capa protectora superficial de productos de
oxidación.
Autopasivación: este tipo de pasivación se da cuando un las
aleaciones se pasivan por simple contacto con la atmosfera.
7. Corrosión
La corrosión puede definirse como la destrucción no intencionada, a
partir de la superficie, de un cuerpo sólido (metálico o no), por ataque
químico o electroquímico
8. Tipos de corrosión
a. Corrosión Uniforme
Es un proceso en donde la corrosión actúa uniformemente en la
superficie del metal , el agente corrosivo ataca uniformemente ya que
tiene acceso total a la superficie del metal.
Figura 7. Ejemplo de corrosión uniforme en un barco.
b. Corrosión galvánica
Es una de las más comunes que se pueden encontrar. Es una forma
de corrosión acelerada que puede ocurrir cuando metales distintos (se
unen eléctricamente en presencia de un electrolito) donde el metal
más activo padece de una corrosión acelerada y el metal menos
activo se retarda o es nula.
Figura 8. Corrosión galvanica en amalgama dental
c. Corrosión por picadura
Es un tipo de corrosión que sucede por una anomalía en el ataque
químico presente en una pequeña zona anodina y una gran zona
cacodilato lo que ovaciona formaciones de pequeños agujeros y
hoyos. Son muy peligrosas debido a que dañan muy fuertemente al
metal que incluso si está sometido a grandes esfuerzos hace que se
acelere el proceso de picadura y así llegando a un fallo general.
Figura 9. Ejemplo de corrosión por picadura
d. Corrosión intergranular
Es una forma de corrosión que ocurre en el borde de los granos de las
aleaciones debido a que el borde de los granos es el área más
propensa a sufrir ya que es donde ocurre una mayor actividad.
Figura 10. Explicación de la corrosión intergranular
e. Corrosión selectiva
Es un tipo de corrosión que ataca un solo elemento, es decir, ocurre
en las aleaciones donde se tiene un material que es más fácil de
corroerse que los demás.
Figura 11. Corrosión selectiva en el latón
f. Corrosión por erosión
Ocurre cuando un metal entra en contacto con un agente corrosivo ,
donde la velocidad y la dirección del flujo influyen directamente en el
proceso corrosivo , entre más rápido este sometido el metal con
respecto al agente corrosivo más rápido será el proceso corrosivo.
Figura 12. Corrosión por erosión
g. Corrosión por agrietamiento
Sucede cuando el material se debilita en una zona especifica y se
comienza a agrietar y a partir de ese punto se comienza a expandir
poco a poco en ese lugar hasta que es lo suficientemente grande y
puede presentar fallos muy grandes en el material. Este tipo de
corrosión ocurre generalmente en el mismo lugar de los materiales.
Figura 13. Corrosión por agrietamiento visto desde un microscopio
9. Medios corrosivos
a. Medio ambiente atmosférico
Es el mayor medio de corrosión generando mas del 50% de pérdidas totales
por corrosión , lo factores que actúan en la velocidad del son la humedad del
aire, la presencia de gases y la presencia de polvo y a su vez depende de la
temperatura y la zona en la cual se encuentre el material y si el ambiente
donde se encuentra se encuentra contaminado.
Figura 14. Medio ambiente atmosférico causa corrosión
b. Corrosión por el terreno.
Ocurre debido a un proceso electroquímico donde el terreno actúa como
electrolito las áreas del metal son ánodos y cátodos de las pilas
electrolíticas.
Las condiciones del terreno afectan la corrosión y su manera de
manifestarse ya sea por su densidad, aireación , composición química ,etc.
c. Corrosión por agua
La corrosión del agua de mar es una reacción química que tiene lugar entre
un metal y los materiales compuestos de agua de mar, que son oxígeno y
cloruro de sodio (sal). La corrosión puede causar grietas, agujeros o una
acumulación de residuos sobre o dentro del metal
La corrosión por agua de mar tiene variables importantes que afectan la
afectan que son:
o Velocidad del agua
o Temperatura
o Contenido en Oxígeno
Figura 15. Estructura corroída por agua de mar
Análisis critico
Como bien se sabe la corrosión es un proceso electroquímico pues la
acción de un electrolito desencadena su acción sobre un metal o aleación.
Para poder entender mejor este proceso de desintegración es necesario
conocer a fondo la electroquímica, sus fundamentos y las leyes que la rigen.
Todos los metales corroen algunos ofrecen más resistencia que otros pero
de igual manera sufren este proceso. Existen muchas maneras , motivos y
tipos de corrosión ya que los metales siempre están expuestos agentes
corrosivos en cualquier lugar y esto es muy peligroso porque la corrosión es
una transformación que resulta negativa debido a que genera fallas en el
metal y esto conlleva a perdidas y posterior a eso se presenten debilitaciones
en la estructura a la cual el metal pertenece y ocurra algún tipo de accidente
o pérdidas económicas bastante altas.
Dicho esto se tiene motivos más que suficientes para dedicar una
profunda atención a los problemas que la corrosión presenta . Es necesario
realizar estudios mucho más profundo acerca de como contrarrestar la
corrosión tales como tener un mayor conocimiento de la naturaleza de los
mecanismos de corrosión o limitaciones del uso de los materiales en
ambientes más agresivos que otros entre otros estudios para así evitar la
corrosión.