objetivos de aprendizaje

al final de esta sección, podrá:
  • Definir la corrosión
  • enumerar algunos de los métodos utilizados para prevenir o retardar la corrosión

la corrosión se define generalmente como la degradación de metales debido a proceso electroquímico. La formación de óxido en el hierro, el deslustre en la Plata y la pátina azul verdosa que se desarrolla en el cobre son ejemplos de corrosión., El costo total de la corrosión en los Estados Unidos es significativo, con estimaciones de más de medio billón de dólares al año.

quizás el ejemplo más familiar de corrosión es la formación de óxido en el hierro. El hierro se oxida cuando se expone al oxígeno y al agua. Los principales pasos en la oxidación del hierro parecen implicar lo siguiente (figura 2). Una vez expuesto a la atmósfera, el hierro se oxida rápidamente.

\text{anode:}\;\text{Fe}(s)\;{\longrightarrow}\;\text{Fe}^{2+}(aq)\;+\;2\text{e}^{-}\;\;\;\;\;\;\;E_{\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}}^{\circ} = -0.,44\; \ text{V}

Los electrones reducen el oxígeno en el aire en soluciones ácidas.

\text{cathode:}\;\text{O}_2(g)\;+\;4\text{H}^{+}(aq)\;+\;4\text{e}^{-}\;{\longrightarrow}\;2\text{H}_2\text{O}(l)\;\;\;\;\;\;\;E_{\text{O}_2/\text{O}^2}^{\circ} = +1.23\;\text{V}

Lo que llamamos óxido hidratado de hierro(III) óxido que se forma cuando el hierro(II) los iones reaccionan más con el oxígeno.,

4\text{Fe}^{2+}(aq)\;+\;\text{O}_2(g)\;+\;(4\;+\;2x)\;\text{H}_2\text{O}(l)\;{\longrightarrow}\;2\text{Fe}_2\text{O}_3{\cdot}x\text{H}_2\text{O}(s)\;+\;8\text{H}^{+}(aq)

el número de moléculas de agua es variable, por lo que está representado por x. A diferencia de la pátina en el cobre, la formación de óxido no crea una capa protectora y, por lo tanto, la corrosión del hierro continúa a medida que el óxido se desprende y expone el hierro fresco a la atmósfera.

Figura 2., Una vez que la pintura se rayó en una superficie de hierro pintado, se produce la corrosión y comienza a formarse óxido. La velocidad de la reacción espontánea aumenta en presencia de electrolitos, como el cloruro de sodio utilizado en carreteras para derretir hielo y nieve o en agua salada.

Una forma de evitar que el hierro se corroa es mantenerlo pintado. La capa de pintura evita que el agua y el oxígeno necesarios para la formación de óxido entren en contacto con el hierro. Mientras la pintura permanezca intacta, el hierro estará protegido de la corrosión.,

Otras estrategias incluyen la aleación del hierro con otros metales. Por ejemplo, el acero inoxidable es principalmente hierro con un poco de cromo. El cromo tiende a acumularse cerca de la superficie, donde forma una capa de óxido que protege el hierro.

El Hierro Galvanizado o galvanizado utiliza una estrategia diferente. El Zinc se oxida más fácilmente que el hierro porque el zinc tiene un menor potencial de reducción. Dado que el zinc tiene un menor potencial de reducción, es un metal más activo. Por lo tanto, incluso si el recubrimiento de zinc está rayado, el zinc todavía se oxida antes que el hierro., Esto sugiere que este enfoque debería funcionar con otros metales activos.

otra forma importante de proteger el metal es convertirlo en el cátodo de una celda galvánica. Esto es protección catódica y se puede utilizar para metales que no sean solo hierro. Por ejemplo, la oxidación de los tanques subterráneos de almacenamiento de hierro y las tuberías se puede prevenir o reducir en gran medida conectándolos a un metal más activo como el zinc o el magnesio (Figura 3). Esto también se utiliza para proteger las piezas metálicas en los calentadores de agua., Los metales más activos (menor potencial de reducción) se llaman ánodos de sacrificio porque a medida que se agotan, se corroen (oxidan) en el ánodo. El metal que se protege sirve como cátodo, y por lo tanto no se oxida (corroe). Cuando los ánodos se supervisan correctamente y se reemplazan periódicamente, la vida útil del tanque de almacenamiento de hierro se puede extender en gran medida.

Figura 3. Una forma de proteger un tanque de almacenamiento subterráneo de hierro es a través de la protección catódica., El uso de un metal activo como el zinc o el magnesio para el ánodo hace que el tanque de almacenamiento sea el cátodo, evitando que se corroa (oxidante).

a la Corrosión es la degradación de un metal causada por un proceso electroquímico. Cada año se gastan grandes sumas de dinero reparando o previniendo los efectos de la corrosión. Algunos metales, como el aluminio y el cobre, producen una capa protectora cuando se corroen en el aire., La capa delgada que se forma en la superficie del metal evita que el oxígeno entre en contacto con más átomos de metal y, por lo tanto, «protege» el metal restante de una mayor corrosión. El hierro se corroe (forma óxido) cuando se expone al agua y al oxígeno. El óxido que se forma en el metal de hierro se desprende, exponiendo el metal fresco, que también se corroe. Una forma de prevenir o ralentizar la corrosión es recubriendo el metal. El recubrimiento evita que el agua y el oxígeno entren en contacto con el metal. La pintura u otros recubrimientos ralentizarán la corrosión, pero no son efectivos una vez rayados., El hierro cincado o galvanizado explota el hecho de que es más probable que el zinc se oxide que el hierro. Mientras el recubrimiento permanezca, incluso si está rayado, el zinc se oxidará antes que el hierro. Otro método para proteger los metales es la protección catódica. En este método, un metal fácilmente oxidado y barato, a menudo zinc o magnesio (el ánodo de sacrificio), se conecta eléctricamente al metal que debe protegerse. El metal más activo es el ánodo de sacrificio, y es el ánodo en una celda galvánica. El metal «protegido» es el cátodo, y permanece sin oxidar., Una ventaja de la protección catódica es que el ánodo de sacrificio puede ser monitoreado y reemplazado si es necesario.,

Glosario

método de protección catódica para proteger el metal mediante el uso de un ánodo de sacrificio y hacer efectivamente el metal que necesita proteger el cátodo, evitando así su oxidación, la degradación por corrosión del metal a través de un proceso electroquímico método de hierro galvanizado para proteger el hierro cubriéndolo con zinc, que se oxidará antes del hierro; ánodo de sacrificio de hierro galvanizado más activo, metal barato utilizado como ánodo en protección catódica; hecho frecuentemente de magnesio o zinc

soluciones

respuestas a la química final del Capítulo ejercicios

2., Mg y Zn

4. Ambos ejemplos involucran protección catódica. El ánodo (de sacrificio) es el metal que se corroe (oxida o reacciona). En el caso del hierro (-0.447 V) y el zinc (-0.7618 V), el zinc tiene un potencial de reducción estándar más negativo y, por lo tanto, sirve como ánodo. En el caso del hierro y el cobre (0,34 V), El Hierro tiene el menor potencial de reducción estándar y, por lo tanto, se corroe (sirve como ánodo).

6., Si bien el potencial de reducción del litio lo haría capaz de proteger a los otros metales, este alto potencial también es indicativo de cuán reactivo es el litio; tendría una reacción espontánea con la mayoría de las sustancias. Esto significa que el litio reaccionaría rápidamente con otras sustancias, incluso aquellas que no oxidarían el metal que está tratando de proteger. Reactividad como esta significa que el ánodo de sacrificio se agotaría rápidamente y tendría que ser reemplazado con frecuencia. (Motivo adicional opcional: peligro de incendio en presencia de agua.)

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