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Electroquimica y Tipos de Corrosion
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República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior
Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”
CAPITULO II Y III
Profesor: Integrantes:
Carneiro, Julian Silva Ruben C.I: 22.807.469
Sec: Saia. Ingeniería de la corrosión.
Porlamar, marzo de 2015
ELECTROQUIMICA.
Es una parte de la química que trata de la relación entre las corrientes eléctricas y
las reacciones químicas, y de la conversión de la energía química en eléctrica y
viceversa. En un sentido más amplio, la electroquímica es el estudio de las
reacciones químicas que producen efectos eléctricos y de los fenómenos químicos
causados por la acción de las corrientes o voltajes.
Una de las aplicaciones más importantes de la electroquímica es el
aprovechamiento de la energía producida en las reacciones químicas mediante su
utilización como energía eléctrica, proceso que se lleva a cabo en las baterías.
Dentro de éstas se encuentran las pilas primarias y los acumuladores o pilas
secundarias.
FUNDAMENTOS DE ELECTROQUÍMICA.
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. . Las
investigaciones electroquímicas amplían las aplicaciones prácticas que resultan de
la investigación directa entre las energías química y eléctrica.
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. 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). La fuerza eléctrica que obliga a las cargas a
desplazarse suele ser suministrada por un generador de energía eléctrica.
LEY DE OHM.
Esta ley expresa que la cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por
resistencias puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada
al circuito, e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Cuando
se conectan dos o más resistencias en serie, fluye en el circuito la misma corriente
a través de cada resistor, luego es fácil encontrar la resistencia equivalente que
pueda reemplazar la combinación en serie. Este resistor equivalente debería
tomar la misma corriente de la batería que la combinación en serie.
En los metales los electrones forman una nube electrónica, y están vagando
libremente por todo el metal; cuando sobre este actúa un campo eléctrico, los
electrones se desplazan y transportan a través del metal las cargas eléctricas
negativas.
La mayor parte de los electrones que constituyen la nube electrónica de un metal
posee energía cinética elevada, por lo que la conductividad metálica sería muy
grande si no fuese por el efecto denominado resistencia.
LEYES DE FARADAY DE LA ELECTRÓLISIS.
Esta ley afirma que la cantidad de material depositado en cada electrodo es
proporcional a la intensidad de la corriente que atraviesa el electrolito, y que las
masas de distintos elementos depositados por la misma cantidad de electricidad
son directamente proporcionales a las masas equivalentes de los elementos, es
decir, a sus masas atómicas divididas por sus valencias.
En electroquímica los términos cátodo y ánodo se asignan de acuerdo con la
reacción química que tenga lugar en los electrodos. La reducción siempre tiene
lugar en el cátodo y la oxidación siempre se lleva a cabo en el ánodo.
El cambio químico neto que tiene lugar en la celda electrolítica se conoce como
reacción de celda. Se obtiene sumando las reacciones en el ánodo y el cátodo de
manera que se gana y se pierde el mismo número de electrones.
CELDA ELECTROQUIMICA.
Es un dispositivo experimental por el cual se puede generar electricidad mediante
una reacción química (celda Galvánica). O por el contrario, se produce una
reacción química al suministrar una energía eléctrica al sistema (celda
Electrolítica). Estos procesos electroquímicos son conocidos como “reacciones
electroquímicas” o “reacción redox” donde se produce una transferencia de
electrones de una sustancia a otra, son reacciones de oxidación-reducción.
La celda electroquímica consta de dos electrodos, sumergidos en sendas
disoluciones apropiadas, unidos por unos puentes salinos y conectados por un
voltímetro que permite el paso de los electrones.
Sus componentes característicos son:
1. Ánodo: Es el electrodo sobre el que se produce la oxidación. El agente
reductor pierde electrones y por tanto se oxida.
M ———> M+ + 1e-
Por convenio se define como el polo negativo.
2. Cátodo: Es el electrodo sobre el que se produce la reducción. El agente
oxidante gana electrones y por tanto se reduce.
M+ + 1e- ———> M
Por convenio se define como el polo positivo.
3. Puente Salino: Es un Tubo de vidrio relleno de un electrolito que impide la
migración rápida de las sustancias de una celda a otra, permitiendo no obstante el
contacto eléctrico entre ambas. El electrolito suele ser una disolución saturada de
KCl retenida mediante un gel.
4. Voltímetro: Permite el paso de los electrones cerrando el circuito. Mide la
diferencia de potencial eléctrico entre el ánodo y el cátodo siendo la lectura el
valor del voltaje de la celda.
TIPOS DE CELDAS ELECTROQUIMICAS.
1. Celda Galvánica: Son un dispositivo en el que la transferencia de
electrones, (de la semireacción de oxidación a la semireacción de reducción), se
produce a través de un circuito externo en vez de ocurrir directamente entre los
reactivos; de esta manera el flujo de electrones (corriente eléctrica) puede ser
utilizado.
• Permite obtener energía eléctrica a partir de un proceso químico
• La reacción química se produce de modo espontáneo
• Son las llamadas pilas voltaicas o baterías.
2. Celda electrolítica: consta de un líquido conductor llamado electrolítico
además de dos electrodos de composición similar. La celda como tal no sirve
como fuente de energía eléctrica, pero puede conducir corriente desde una fuente
externa denominada acción electrolítica. Se usa en electro deposición, electro
formación, producción de gases y realización de muchos procedimientos
industriales, un ejemplo es la refinación de metales. Si debido al flujo de la
corriente los electrodos se tornan desiguales, es posible que ocurra una acción
voltaica.
• La reacción no se da de forma espontánea.
• No se obtiene energía eléctrica. La aplicación de una fuente de energía
externa produce una reacción química.
PASIVACIÒN.
Es la formación de una película relativamente inerte sobre la superficie de un
material (frecuentemente un metal), que lo enmascara en contra de la acción de
agentes externos. Aunque la reacción entre el metal y el agente externo sea
termodinámicamente factible a nivel macroscópico, la capa o película pasivante no
permite que estos puedan interactuar, de tal manera que la reacción química o
electroquímica se ve reducida o completamente impedida.
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.
POLARIZACION.
Cuando una reacción electroquímica se retarda, se dice que esta polarizada y hay
dos tipos diferentes de polarización que son: polarización de activación y
polarización por concentración.
La polarización por activación es generalmente el factor que controla la corrosión
en ácidos fuertes, mientras que la polarización por concentración predomina
cuando la concentración de las especies activas es baja.
El conocimiento del tipo de polarización que se presenta es muy util ya que
permite predecir las características del sistema corrosivo.
POLARIZACION POR ACTIVACION.
Se refiere a aquellos factores retardadores de la reacción que son inherentes a la
reacción misma como por ejemplo, la velocidad a la cual los iones hidrógenos se
reducen a gas hidrogeno.
La polarización por activación, es función de varios factores que incluyen la
velocidad de transporte de electrón al ion hidrogeno en la superficie metálica, que
naturalmente es inherente de un metal en especial y depende de la concentración
de iones hidrógenos y de la temperatura del sistema, por lo que la velocidad de
desprendimiento del hidrogeno es muy diferente para cada metal.
POLARIZACION POR CONCENTRACION.
La polarización por concentración se refiere al retardo de la reacción
electroquímica como un resultado de los cambios de concentración en la solución
adyacente a la superficie metálica.
Si la reacción procede a muy alta velocidad y la concentración de iones hidrogeno
de la solución es baja, se puede ver que la región cercana a la superficie metálica
se agota en sus iones hidrogeno puesto que son consumidos en la reacción
química. Bajo estas condiciones, la reacción es controlada por la velocidad de
difusión de los iones hidrogeno a la superficie metálica.
MEDIOS CORROSIVOS.
El deterioro de materiales por exposición a medios corrosivos puede ser debido a:
● Corrosión por el medio ambiente atmosférico.
● Corrosión por el terreno.
● Corrosión por el agua.
Corrosión por medio ambiente atmosférico.
Más del 50% de las pérdidas totales por corrosión se deben a la corrosión por el
medio ambiente atmosférico.
Los factores que influyen en la velocidad de corrosión son:
● Humedad del aire.
● Presencia de gases.
● Presencia de polvo.
La corrosividad de la atmósfera depende de la combinación de los factores de
contaminación y de las condiciones climáticas.
Los ambientes atmosféricos pueden ser industriales, marinos, urbanos y rurales
dependiendo del grado de contaminación y naturaleza de los contaminantes.
Corrosión por el terreno
Un trozo de metal situado en un terreno se comporta como una pila galvánica.
La corrosión es debida a un proceso electroquímico donde el terreno se comporta
como electrólito y las distintas áreas del metal son los ánodos y cátodos de las
pilas electrolíticas.
Por las diferentes características del terreno, se producen en el metal dos zonas
de diferente potencial eléctrico, generándose por ello una corriente eléctrica
continua.
Las características del electrólito (el terreno) influyen sobre la corrosión en los
siguientes aspectos:
● Densidad: con valor menor de 1’5 gr./cm3 la agresividad es mínima.
● Aireación: con buena aireación la agresividad es mínima, pero si existe aireación
diferencial con el terreno circundante la agresividad es de importancia
considerable.
● Composición química: los sulfatos y cloruros son perjudiciales, mientras que los
carbonatos son beneficiosos.
● Microorganismos: algunas bacterias transforman los sulfatos en sulfuros
ferrosos, por lo que corro en el material.
Corrosión por agua.
La corrosividad del agua se debe a la presencia del oxígeno y cloro disuelto. Las
variables más importantes que afectan a la corrosión por el agua de mar son:
● Velocidad del agua
● Temperatura
● Contenido en oxígeno
La corrosión aumenta con el contenido de oxígeno y con la temperatura.
La corrosión del acero y del hierro se caracteriza por los siguientes factores:
● Temperatura: la velocidad de corrosión se duplica cada 30ºC de aumento de
temperatura.
● Concentración de cloro y oxígeno: la velocidad de corrosión es proporcional al
contenido de oxígeno y cloro.
● Contenido de carbonato cálcico (CaCO3): la presencia de esta sustancia reduce
la velocidad de corrosión ya que la alcalinidad cálcica en el agua produce una
protección sobre las paredes.
● PH del medio: la velocidad de corrosión se reduce con un pH fuertemente
alcalino, mientras que con un pH fuertemente ácido avanza a gran velocidad.
TIPOS DE CORROSIÓN
• Corrosión uniforme: Donde la corrosión química o electroquímica actúa
uniformemente sobre toda la superficie del metal.
• Corrosión galvánica: Ocurre cuando metales diferentes se encuentran en
contacto, ambos metales poseen potenciales eléctricos diferentes lo cual favorece
la aparición de un metal como ánodo y otro como cátodo, a mayor diferencia de
potencial el material con más activó será el ánodo.
• Corrosión por picaduras: Aquí se producen hoyos o agujeros por agentes
químicos.
• Corrosión intergranular: Es la que se encuentra localizada en los límites de
grano, esto origina pérdidas en la resistencia que desintegran los bordes de los
granos.
• Corrosión por esfuerzo: Se refiere a las tensiones internas luego de una
deformación en frio.
• Corrosión química: se disuelve en un medio corrosivo líquido y este se seguirá
disolviendo hasta que se consuma totalmente o se sature el líquido y demás para
todos.
TIPOS DE PRODUCTOS CORROSIVOS.
Según su composición y estado físico, los productos corrosivos se clasifican en:
● Ácidos
Son los de mayor importancia. Se agrupan en tres tipos dependiendo de su
actividad corrosiva:
● Ácidos fuertes. Ionizan rápidamente.
● Ácidos débiles. No ionizan rápidamente.
● Ácidos oxidantes. Ioniza rápidamente y posee la cualidad de acelerar el proceso
de corrosión participando en la reacción catódica.
Álcalis
Su efecto corrosivo es menor que el de los ácidos. El factor más importante
causante de la actividad corrosiva es el ion hidrógeno que se encuentra ausente o
en baja concentración en los álcalis.
La reacción más frecuente en su proceso de corrosión es la formación de
compuestos complejos, donde el metal corroído se convierte en parte del anión y
pueden formarse sales dobles, básicas o hidróxidos dobles. Los ataques de
corrosión en los álcalis están localizados.
● Sales
Según el tipo de sal reaccionarán de una u otra forma con los metales. Se
clasifican, dependiendo de su reacción al disolverse con agua en:
● Neutras
● Neutras de oxidación
● Ácidas
● Ácidas de oxidación
● Básicas
● Básicas de oxidación
La corrosividad de las soluciones acuosas de las sales depende de la
concentración de la sal, la presencia de agentes oxidantes, de la solubilidad de
productos de corrosión y la temperatura.
Las más corrosivas son las sales ácidas, ácidas de oxidación y básicas.
● Azufre y sus compuestos
El azufre puede combinarse directamente con los metales y el hidrógeno. En su
forma soluble, se encuentra como hidrógeno sulfurado, dióxido de azufre o trióxido
de azufre.
El dióxido de azufre es el más activo, como producto corrosivo en la atmósfera.
● Haluros
Tienen una elevada afinidad electrónica de ahí que sean altamente reactivos. Su
corrosividad aumenta con la presencia de humedad, a temperatura ambiente.
El más reactivo es el fluoruro.
● Compuestos orgánicos
Estos tipos de compuestos no suelen ser corrosivos activos. Su acción corrosiva
va asociada con la de los contaminantes orgánicos.
Su baja actividad corrosiva se debe a que no se ionizan rápidamente en
soluciones acuosas para producir ácidos o bases. No son oxidantes y son poco
electrolíticos.
Los compuestos orgánicos de mayor actividad corrosiva son los ácidos orgánicos,
los anhídridos y aldehidos, los compuestos halogenados y los compuestos con
azufre.
● Gases
Si están secos, los gases no son corrosivos a temperatura ambiente. Sin embargo,
a altas temperaturas son corrosivos, a excepción de los gases nobles.
● Metales líquidos
La acción de los metales líquidos no implica ninguna reacción química. La
importancia del ataque depende de la solubilidad del metal sólido atacado en el
metal líquido y del grado de la disolución.
● Sales licuadas
Su corrosividad aumenta con el tiempo pues se transforman en sales oxidadas
con impurezas metálicas.
