Instituto Universitario Politécnico

“Santiago Mariño”

Extensión Nueva Esparta

Escuela de Ingeniería Química

Fundamentos básicos de la corrosión

Bachiller:

Cristina Martínez

C.I: 24597063

Cód.: 49

Porlamar, Mayo de 2016

Desarrollo:

Durante muchos años nuestra sociedad de consumo ha exigido mejores

condiciones de vida paralelas a sus necesidades crecientes y esto ha generado un

formidable desarrollo industrial al cual se le ha invertido mucho tiempo de estudio

en el diseño y construcción de plantas, equipos e instalaciones industriales de

procesos para la síntesis y manufactura de productos que satisfagan dichas

necesidades. Hoy día con día se desarrollan nuevos procesos, nuevos productos,

nuevas necesidades las cuales ponen a prueba la creatividad e inventiva del

hombre.

Para estos procesos se requiere de instalaciones eficientes con éxitos

productivos y económicos que por tal motivo se requieren fuertes inversiones de

capital. Esto justifica establecer programas de prevención contra incendios,

terremotos, explosiones y de mantenimiento y control de corrosión.

Es un hecho común el observar la gradual destrucción de los materiales de

construcción utilizadas en la fabricación de maquinaria, equipos, tanques y

tuberías.

El que si el producto presenta un aspecto diferente al original lo asociamos

con oxidación o corrosión considerada como una situación o enfermedad que en

mayor o menor grado los equipos llegan a padecer y desgraciadamente hasta

entonces se aplican soluciones correctivas caras y muchas veces no las

adecuadas.

La protección anticorrosiva a base de pinturas y recubrimientos

anticorrosivos viene a ser un seguro de vida para sus instalaciones, hay que darle

una mano a sus inversiones.

Con frecuencia la corrosión se confunde con un simple proceso de

oxidación siendo en realidad un proceso más complejo, el cual puede

puntualizarse como la gradual destrucción y desintegración de los materiales

debido a un proceso electro - químico, químico o de erosión debido a la

interacción del material con el medio que lo rodea.

Para el caso del fierro y del Acero, que son los materiales de construcción

más comunes, el proceso de corrosión considera la formación de pequeñas pilas

galvánicas en toda la superficie expuesta, presentándose un flujo de electrones de

las zonas anódicas donde se disuelve el fierro hacia las zonas catódicas donde se

desprende hidrogeno o se forman iones hidroxilo (álcali); para cerrar el circuito

eléctrico se requiere la presencia de un electrolito proporcionado por el medio. El

siguiente diagrama muestra esta situación.

Las zonas anódicas y catódicas son ocasionadas por diferencias en la

estructura cristalina, restos de escoria y oxido en general, así como a diferencias

de composición en la superficie de los Aceros comerciales. De acuerdo con la

figura anterior, además de los procesos en el metal tienen un papel preponderante

la cantidad de oxigeno presente y la conductividad eléctrica del medio.

A la fecha se cuenta con varios métodos que han resultado ser los más

prácticos para controlar la corrosión del Acero, cuya selección para cada caso

depender  de las condiciones del medio y de factores técnico - económicos.

La oxidación es una reacción química donde un metal o un no metal ceden

electrones, y por tanto aumenta su estado de oxidación. La reacción química

opuesta a la oxidación se conoce como reducción, es decir cuando una especie

química acepta electrones. Estas dos reacciones siempre se dan juntas, es decir,

cuando una sustancia se oxida, siempre es por la acción de otra que se reduce.

Una cede electrones y la otra los acepta. Por esta razón, se prefiere el término

general de reacciones redox. La propia vida es un fenómeno redox. El oxígeno es

el mejor oxidante que existe debido a que la molécula es poco reactiva (por su

doble enlace) y sin embargo es muy electronegativo, casi como el flúor.

La sustancia más oxidante que existe es el catión KrF+ porque fácilmente

forma Kr y F+. Entre varias sustancias con el mismo estado de oxidación; la

capacidad oxidante difiere grandemente según el ligante Así el –CF3 tiene una

electronegatividad (el C) similar a la del cloro (3,1) mucho mayor que por ejemplo

–CBr3, aunque ambos tengan el mismo número de oxidación. Las propiedades del

HBrO3 son muy diferentes a la del BrF5 éste último es mucho más oxidante

aunque ambos tengan la misma valencia.

Si el elemento está como grupo neutro o estado catiónico: KrF2 tiene una

EN menor que el KrF+ aunque formalmente tengan el mismo número de

oxidación. Así el MnF3 el MnF4(-1) y el MnF2(+1) todos con el mismo número de

oxidación tienen EN diferentes.

Las sustancias oxidantes más usuales son el permanganato potásico

(KMnO4), el dicromato de potasio (K2Cr2O7), el agua oxigenada (H2O2), el ácido

nítrico (HNO3), los hipohalitos y los halatos (por ejemplo el hipoclorito sódico

(NaClO) muy oxidante en medio alcalino y el bromato potásico (KBrO3)). El ozono

(O3) es un oxidante muy enérgico:

Br(-1) + O3 = BrO3(-1)

El nombre de "oxidación" proviene de que en la mayoría de estas

reacciones, la transferencia de electrones se da mediante la adquisición de

átomos de oxígeno (cesión de electrones) o viceversa. Sin embargo, la oxidación y

la reducción puede darse sin que haya intercambio de oxígeno de por medio, por

ejemplo, la oxidación de yoduro de sodio a yodo mediante la reducción de cloro a

cloruro de sodio:

2NaI + Cl2 → I2 + 2NaCl

Esta puede desglosarse en sus dos hemireacciones correspondientes:

2 I-1 ←→ I2 + 2 e-

Cl2 + 2 e- ←→ 2 Cl-1

En estas dos ecuaciones queda explícita la transferencia de electrones. Si

se suman las dos ecuaciones anteriores, se obtiene la primera.

Estas características se pueden clasificar en 4 grupos.

Características Cristalográficas,

Características Químicas,

Características Fisicoquímicas,

Características Microgeométricas.

Ejercicios:

1. Una pila galvánica consta de un electrodo de cinc en una disolución

1 M de ZnS04 y otro electrodo de níquel en una disolución 1 M de

NiSO4. Ambas disoluciones están separadas por una pared porosa

para impedir la mezcla entre ellas. Un cable externo con un

interruptor conecta los dos electrodos. En el momento en que

cerramos el interruptor:

a) ¿En qué electrodo se produce la oxidación?

b) ¿Qué electrodo es el ánodo de la pila?

c) ¿Qué electrodo se corroe?

Las semirreacciones de la pila son:

 

a) La oxidación tiene lugar en el electrodo de cinc ya que la semirreacción del cinc

tiene un potencial (E0 = -0,763 V) más negativo comparado con el potencial de la

semirreacción del níquel (E0 = -0,250 V).

b) El electrodo de cinc es el ánodo ya que la oxidación ocurre en el ánodo.

c) El electrodo

2. Un proceso de electrodeposición de cobre utiliza 15 A de corriente

para disolver químicamente (corroer) un ánodo de cobre y electro

depositar un cátodo de cobre. Si se supone que no hay reacciones

secundarias, ¿cuánto tiempo tardarán en corroerse 8,50 g de cobre

del ánodo?

 

El tiempo que tarda el cobre del ánodo en corroerse puede ser determinado

por la ecuación:

En este caso,

 

3. Un tanque cilíndrico de acero suave (bajo en carbono) de 1 m de

altura y 50 cm de diámetro, contiene agua aireada hasta un nivel de

60 cm y muestra una pérdida de peso debido a la corrosión de 304 g

al cabo de 6 semanas. Calcular: a) la corriente de corrosión; b) la

densidad de corriente implicada en la corrosión del tanque.

Supóngase que la corrosión es uniforme sobre la superficie interior

del tanque y que el acero se corroe en la misma forma que el hierro

puro.

a) Usaremos la ecuación siguiente para conocer la corriente de corrosión:

Debemos convertir el tiempo, 6 semanas, en segundos y luego podremos

sustituir todos los valores en la ecuación anterior:

b) La densidad de corriente es

Área de la superficie corroída del tanque = área lateral + área de fondo