Anlisis critico(CAPITULO II Y III)
Ing.: Julin carneiro
Participante:Jaiter SalazarC.I.: 21.325.449Corrosin
Porlamar, 04 de Marzo del 2015
ELECTROQUIMICAEstudia los cambios qumicos que producen una
corriente elctrica y la generacin de electricidad mediante
reacciones qumicas.
Celdas electroqumicas:Cosiste cuando dos metales diferentes, que
tienen por lo tanto reactividades diferentes, son sumergidos en una
misma solucin conductora, a la cual llamamos electrolito, y son
conectados elctricamente entre s, tendremos un flujo de electrones
del metal ms activo o andico hacia el metal ms noble o catdico,
dejando al material andico con una deficiencia de electrones. Esto
trae como consecuencia que el metal ms activo o nodo se disuelva,
es decir, se corroa.
Es un dispositivo experimental para generar electricidad
mediante una reaccin redox espontanea en donde la sustancia
oxidante est separada de la reductora de manera que los electrones
deben atravesar un alambre de la sustancia reductora hacia la
oxidante.El principio fundamental que rige el comportamiento de las
celdas electroqumicas en su carcter de fuentes de corriente
elctrica, estbasado en las reacciones qumicas que se llevan a cabo
entre los electrodos sumergidos en las soluciones electrolticas por
efecto del paso de la corriente elctrica. Bajo determinadas
condicionadas, las cuales son aprovechadas industrialmente, es
cuando una celda se comporta como una fuente real de corriente
elctrica utilizable.
Las pilas son los elementos primarios irreversibles, como las
pilas de linterna o de radio, mientras que celdas, bateras o
acumuladores son los elementos secundarios reversibles, como en los
autos, los montacargas, las plantas telefnicas o las instalaciones
solares fotovoltaicas en los consultorios del mdico de la familia,
crculos sociales o escuelas rurales.
Irreversible significa que las reacciones qumico-elctricas que
ocurren en la descarga son en un solo sentido hasta el total
agotamiento de los electrodos. En las celdas reversibles el proceso
ocurre en dos sentidos, es decir, en la almacenada,
qumicamente.
Ecuacin de Nernst
Se utiliza para calcular elpotencial de reduccinde
unelectrodofuera de las condiciones estndar (concentracin 1M,
presin de 1atm, temperatura de 298K 25C). Se llama as en honor al
cientfico alemnWaltherNernst, que fue quien la formul en 1889.
Dnde: Ees el potencial corregido del electrodo. Eel potencial
encondiciones estndar(los potenciales se encuentran tabulados para
diferentesreacciones de reduccin). Rlaconstante de los gases. Tla
temperatura absoluta (escala Kelvin). nla cantidad de mol de
electrones que participan en la reaccin. Flaconstante de
Faraday(aproximadamente 96500 C/mol). Ln (Q)es el logaritmo
neperiano deQque es elcociente de reaccin.
Ley de Faraday:Primera ley de Faraday
la masa de un producto obtenido o de reactivo consumido durante
la reaccin en un electrodo, es proporcional a la cantidad de carga
(corriente x tiempo) que ha pasado a travs del circuito.Esta
primera ley, permite calcular, la cantidad de electricidad (en
coulambios o Faraday) para depositar u equivalente gramo de una
sustancia.
Segunda ley de Faraday
las masa de diferentes sustancias producidas por el paso de la
misma cantidad de electricidad, son directamente proporcionales a
sus equivalentes gramos.Esta ley permite calcular la masa de
diferentes sustancias depositadas por la misma cantidad de
electricidad. La cantidad de elemento depositado por un Faraday
(96.500 c) se conoce como equivalente electroqumico.
Pasividad
Un componente pasivo, segn el campo, puede ser un componente que
consume (pero no produce) energa, o un componente que es incapaz de
poder tenerganancia. Un componente que no es pasivo se considera
uncomponente activo. Un circuito electrnico integrado formado por
componentes pasivos se denomina circuito pasivo, y tiene las mismas
propiedades que un componente pasivo.Lapasividado uncomponente
pasivoes una caracterstica de ingeniera de sistemas, ms comnmente
utilizada en ingeniera electrnica y sistemas de control.
Velocidad de corrosin
La corrosin localizada supone muy a menudo una prdida mnima de
material, pero en cambio puede alterar drsticamente sus propiedades
mecnicas. Por tanto, un control de esas propiedades mecnicas puede
poner de manifiesto este tipo de ataque. Por ejemplo, un ensayo de
traccin permitir determinar la resistencia del metal atacado en
comparacin con una probeta del mismo material que no haya sido
sometida a las condiciones del medio agresivo.
Polarizacin
El desplazamiento de los potenciales de electrodo desde sus
valores de equilibrio a un potencial constante de algn valor
intermedio y la creacin de un flujo de corriente neta
llamadapolarizacin.Las causas de la polarizacin pueden ser muy
diferentes segn los metales que sufren corrosin y los electrolitos.
En cualquier caso se corresponden con las cinticas caractersticas
de las reacciones andicas o catdicas.
Polarizacin por concentracin
Este tipo de polarizacin se ilustra considerando la difusin de
los iones hidrgeno hasta la superficie del metal para formar
hidrgeno gas en la reaccin catdica 2H+ + 2e- H2-En la polarizacin
por concentracin cualquier cambio en el sistema que haga aumentar
la velocidad de difusin de los iones en el electrolito har
disminuir los efectos de la polarizacin por concentracin y har que
aumente la velocidad de corrosin. De este modo la movilidad del
electrolito har disminuir el gradiente de concentracin de los iones
positivos y determinar un aumento de la velocidad de reaccin.
Aumentando la temperatura podremos aumentar la velocidad de difusin
de los iones y por consiguiente aumentaremos la velocidad de
reaccin.
Polarizacin por activacin
Se refiere a reacciones electroqumicas que estn controladas por
una etapa lenta dentro de la secuencia de etapas de reaccin en la
interfase electrolito metal.
Es decir, existe una energa de activacin crtica necesaria para
remontar la barrera de energa asociada con la etapa ms lenta. Este
tipo de energa de activacin queda ejemplificada considerando la
reduccin del hidrgeno catdico en la superficie de un metal 2H+ +
2e- H2, lo que se conoce como polarizacin porsobretensin de
hidrgeno.
La reaccin citada puede ser rpida, pero hasta la formacin de la
molcula de H2a partir de H atmico debe suceder la absorcin por el
electrodo y posteriormente originarse la formacin de la molcula.2H
(abs) H2(gas) (12.43)
Y siendo esta absorcin del H atmico muy lenta, incidir en una
polarizacin importante.
Las etapas para la formacin de hidrogeno gas en el ctodo son: 1-
migracin de iones hidrgeno a la superficie del cinc; 2- flujo de
electrones a los iones hidrogeno; 3- formacin de hidrogeno atmico;
4- formacin de molculas de hidrgeno diatmicas; 5- formacin de
burbujas de hidrogeno gas que se liberan de la superficie del cinc.
La etapa ms lenta de estas etapas ser la que controle la velocidad
del proceso de activacin por polarizacin.
TIPOS DE CORROSIN
Corrosin por picadurasLas picaduras ocurren como un proceso de
disolucin local andica donde la prdida de metal es aumentada por la
presencia de un nodo pequeo y un ctodo grande.La velocidad de
penetracin puede ser de 10 a 100 veces la de la corrosin general,
dependiendo de la agresividad del lquido.Este tipo de corrosin se
produce ms fcilmente en entornos estancados.Este tipo de corrosin
consiste por ser localizada.
Corrosin galvnica Si se produce corrosin galvnica, el material
que sea ms noble (nodo) se vera atacado preferentemente mientras
que el material o metal ms noble (ctodo) se ve incluso protegido
contra la corrosin. De hecho, el principio de la proteccin catdica
se basa en nodos de sacrificio que proporcionan proteccin contra la
corrosin.El ataque corrosivo en el nodo se acelera enormemente. En
algunos casos, la formacin del par galvnico puede dar lugar a la
aparicin de la corrosin en los materiales o metales que, de otra
forma, podran ser resistentes a la corrosin que se explica en la
teora presente.Dos metales en contacto + mismo entorno
Corrosin por erosin
La corrosin por erosin cavitacin, la alta velocidad y los
cambios en la direccin del flujo producen burbujas de gases en los
puntos de baja presin y la resolucin de los gases en los de alta.
El arrancado de virutas delgadas de una superficie, en la cual
aparecen unas ranuras, es una erosin corrosin. Es el proceso por el
cual un lquido que fluye por la superficie destruye el film
protector de algunos metales dejando lugar a la corrosin. El ataque
por impacto a los tubos de cobre a velocidades mayores de 1.2 m/s y
los cambios repentinos en la direccin del flujo causan una severa
corrosin que se manifiesta en forma de agujeros hondos y
redondeados.
Corrosin uniformeEn este tipo de corrosin, la misma avanza de
forma observable y a velocidad constante. Esto puede conducir a la
fallida catastrfica del material, como podra verse en la corrosin
de un acero sin proteger. Tambin puede suceder que el proceso de
corrosin se detenga debido a la capa de xido formada. Al producirse
un ataque porcorrosinse disuelve el material. ste se puede producir
de formauniforme.
Corrosin por fisuras
Se produce en pequeas cavidades o huecos formados por el
contacto entre una pieza de metal igual o diferente a la primera, o
ms comnmente con un elemento no- metlico.En general, la corrosin
por fisuras es de mayor preocupacin para los materiales que
normalmente son pasivos, como elacero inoxidableoaluminio, tambin
es importante tener en cuenta este fenmeno corrosivo para
componentes hechos desper aleacionescon una alta resistencia a la
corrosin y que deben trabajar con agua lo ms pura posible, como en
los generadores de vapores en las centrales nucleares, donde su
principal problema corrosivo es la corrosin por fisuras.Este tipo
de corrosin es muy peligrosa debido a su ataque localizados, lo
cual puede producir el fallo de un componente mientras que la
perdida de metal en el resto de la estructura es mnimo, adems el
inicio y progreso de la corrosin crevice puede ser difcil de
detectar.Una pieza de metal + dos entornos en contacto.
Corrosin intergranularLa corrosin intergranular se refiere a la
corrosin selectiva de los lmites de grano en metales y
aleaciones.Los lmites de grano son zonas de alta energa debido a la
gran proporcin de dislocaciones en la estructura natural del
material. Este ataque es muy comn en algunos aceros inoxidables y
aleaciones de nquel.
Corrosin bajoTensiones
El ataque de un material por la accin conjunta de dos causas:
qumica (agresivo qumico) y fsica (tensin mecnica). Por separado,
ninguna ataca al material.La progresin de la corrosin bajo tensin
es de tipo arbreo. Sigue los lmites de los cristales (corrosin por
lmite de grano o corrosin intergranular).
Consejos personales
Hasta ahora nuestro estudio de la corrosin de metales ha estado
centrado sobre las condiciones de equilibrio y tendencia de los
metales a corroerse, habindose relacionado con los potenciales de
electrodo estndar de los metales. Sin embargo, los sistemas en
corrosin no estn en equilibrio y, por consiguiente, los potenciales
termodinmicos no nos informan sobre las velocidades de las
reacciones de corrosin.El problema de corrosin se da sobretodo en
zonas expuestas a agentes corrosivos como pueden ser conducciones o
recubrimientos exteriores los cuales, al estar en contacto con la
atmsfera se deterioran fcilmente si no se toman medidas.En el
aspecto de los clavos no se ha observado ningn cambio aparente ya
que presentaban aspecto oxidado antes del inicio de la prctica,
pero en los casos en los que ha habido reaccin si se ha podido ver,
por la presencia de precipitados.Se pueden llegar a establecer las
condiciones ambientales ms fielmente parecidas a la realidad y, por
tanto, estudiar el comportamiento de un metal o varios metales en
este medio.Pensemos ahora que estamos interesados en prever la
corrosin de un acero que se va a emplear para la construccin del
casco de un barco. Aqu, dada la naturaleza del medio es muy difcil,
por no decir imposible, poder fijar en el laboratorio las
condiciones ambientales en las que se va a encontrar el barco.
Pensemos en la misma naturaleza del agua de mar, mezclas de sales,
su diferente composicin en cuanto a los mares que pueda surcar el
barco, diferencia de temperaturas y un muy largo tiempo de
navegacin, etctera.
