Corrosión Del Hierro.docx

CORROSIÓN DEL HIERRO Acosta, Eibar1; Blanco, Ashley2; Méndez, Mónica3. ID: 4-796-2066 ID: 4-798-1580 ID: 4-801-998 Curso de Química Inorgánica I (QM 242), Escuela de Química, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Universidad Autónoma de Chiriquí, David, Chiriquí, Republica de Panamá. e-mail: 1= [email protected] 2= [email protected] 3= [email protected]

Resumen En el presente ensayo, se hizo con la finalidad de Investigar algunos de los factores que intervienen en la corrosión del hierro. Inicialmente se procedió a preparar las soluciones acuosas para realizar la primera parte que consistía en colocar dichas soluciones en tubos de ensayo y colocar cuidadosamente el clavo. Luego se dejó reposar por un día y se determinó el pH de cada clavo. Como resultado se destacó que las soluciones acidas en presencia de indicador dio una coloración de color azul. Seguidamente se preparó la solución de agar-agar la cual se utilizó para la reacción con dos pares metálicos. Se colocaron dos clavos uno a lado del otro y uno cubierto por un alambre de cobre y otro con una lámina de zinc y observo la reacción la cual el clavo rodeado de alambre de zinc dio una coloración de color rosada. Culminando este estudio, se puedo evidenciar que, uno de los factores que afecta la corrosión del hierro es su potencial estándar de reducción. Palabras claves Electroquímica, oxidación, recubrimiento, ánodo, cátodo. Objetivos  Investigar algunos de los factores que intervienen en la corrosión del hierro.  Aprender a controlar y evitar la corrosión y relacionar los procesos de corrosión con el funcionamiento de una pila electroquímica. Marco teórico La corrosión se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. De manera más general, puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su

forma de mayor estabilidad o de menor energía interna. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los metales en cuestión. Otros materiales no metálicos también sufren corrosión mediante otros mecanismos. El proceso de corrosión es natural y espontáneo. La corrosión es una reacción química (oxido-reducción) en la que intervienen tres factores: la pieza manufacturada, el ambiente y el agua, o por medio de una reacción electroquímica. Los factores más conocidos son las alteraciones químicas de los metales a causa del aire, como la herrumbre del hierro y el acero o la formación de pátina verde en el cobre y sus aleaciones (bronce, latón). (cotton, 1969)

Materiales y reactivos Material

Capacidad

Cantidad

Vaso químico

100mL

1

Plato petri

-

2

Gradilla

-

1

Tubo de ensayo

-

4

Reactivo

Cantidad

Concentración

NaCl

5mL

0.1M

K2Cr2O7

5mL

0.1M

HCl

5mL

0.1M

H2SO4

5mL

0.1M

NaOH

5mL

0.1M

Na2CO3

5mL

0.1M

KNO3

5mL

0.1M

HNO3

5mL

0.1M

Na2C2O4

5mL

0.1M

KSCN

5mL

0.1M

REACCIÓN DEL HIERRO CON REACTIVOS ACUOSOS. 3 grupos de 4 tubos de ensayo agregar soluciones de grupo A, B, C.

REACCIÓN QUE INVOLUCRA PARES METÁLICOS

en un plato petri colocar dos clavos en otro plato petri colocar dos clavos envuletos en zinc y cobre

respectivamente a una solución por grupo luego agregar a cada tubo un clavo

dejar reposar un día.

colocar los clavos uno a lado del otro sin que se toquen

vertir solución agar-agar

esperar

Resultados Cuadro No.1. Corrosión en clavos Recipiente con

Observación

Clavos sin recubrir

Zonas teñidas de color azul en el clavo

Clavo recubierto con magnesio

Áreas azules en el clavo y áreas rosas en la lámina de magnesio

Procedimiento

Clavo recubierto con cobre

Sin cambios aparentes

Cuadro No.2. Efecto de soluciones en la corrosión de los clavos

Solución aplicada

pH de la muestra

Corrosión detectada por el indicador

H2O

6

Nula

Na2CO3

10

Nula

KNO3

6

Nula

HNO3

2

Alta (coloración azulada)

K2Cr2O7

6

Nula

NaCl

6

Nula

HCl

5

Alta

NaOH

10

Nula

Na2C2O4

7

Nula

KSCN

6

Nula

H2SO4

5

Alta

Reacciones en ánodo y cátodo Ánodo (Oxidación): Fe (s) → Fe2+(ac) + 2eCátodo (Reducción): O2 + 2 H2O + 4e→ 4 OHReacción de la corrosión del hierro en medio acido 4 Fe2+ + O2 + (4 + 2x) H2O → 2 Fe2O3·(H2O)x + 8 H+ Reacción del indicador para detectar la corrosión

Fe+2(ac) + [Fe(CN)6] 3- → ↓ Fe3[Fe(CN)6]2 (azul) Discusión En el presente laboratorio, se procedió a realizar la reacción que involucra pares metálicos donde algunos de los clavos fueron cubiertos con cobre y zinc. El hierro se oxida preferentemente en las zonas que han sufrido mecanización, en estas zonas la disolución se pone azul, debido a la siguiente reacción: Fe Fe+2 Fe+2 + K3[Fe(CN)6] Fe3[Fe(CN)6]2 de color azul En las zonas de reducción se generan iones hidroxilo, que se ponen de manifiesto porque la fenolftaleína se vuelve rosa-violeta: 2H2O + O2 4OHLas zonas de oxidación se localizan por el color azul y las zonas de reducción por el color rosa.

Seguidamente, se elaboró la reacción del hierro con varios reactivos acuosos donde se dejaron los tornillos por 24 horas y se midió el pH a cada solución. algunos metales sufren una reacción de oxidación expuestos a la intemperie y forman óxidos, es decir, sufren un proceso de corrosión. El caso más conocido por su impacto económico y por ser el más visual, es el del hierro en su última fase: la formación de herrumbre, óxido férrico, Fe2O3 (Quimitube, 2013). El potencial estándar de reducción del par Fe(2+)/Fe es bajo, -0,44V, lo que indica que el hierro metálico tiene tendencia a oxidarse en contacto con elementos que tengan un potencial estándar de reducción superior a este valor (Quimitube, 2013). Lo que sucede en esta etapa es que se da un

proceso análogo al de una pila galvánica. La superficie del hierro funciona como ánodo (el ánodo tiene lugar la oxidación) y el Fe metálico pasa a Fe(II), según la semirreacción: Fe  Fe2+ + 2e. Una región contigua de la superficie del metal funciona como cátodo (el cátodo siempre tiene lugar la reducción), y en él se produce la reducción del oxígeno atmosférico a agua (Quimitube, 2013). Oxidación del hierro (II) a hierro (III) y formación de óxido de hierro (III), Fe2O3 (en realidad se forma el compuesto nhidratado, es decir, precipita con cierta cantidad no homogénea de moléculas de agua y su fórmula se representa como Fe2O3·nH2O). El óxido de hierro (III) es un compuesto insoluble y precipita en forma de herrumbre sobre la superficie del metal. Es este óxido de hierro (III) el que conocemos habitualmente como óxido (decimos que el hierro está oxidado) y tiene color rojizo o anaranjado (Quimitube, 2013). El óxido de hierro (III), Fe2O3, se deposita en forma de polvo ocre sobre la superficie del hierro metálico, formando una capa porosa que no está fuertemente adherida a la superficie metálica (recuerda cómo te manchas los dedos al tocar un hierro oxidado). Por este motivo, el óxido formado no detiene el proceso de oxidación del hierro, que prosigue hasta capas más profundas. Es natural que suceda esto: el hierro es un metal refinado, es decir, ha sufrido un proceso para obtenerlo como tal. Las menas más importantes de hierro en la naturaleza son de óxido de hierro (III) (Quimitube, 2013). Por lo tanto, en los resultados dados con respecto a la oxidación del tornillo de hierro se observó una corrosión para las soluciones donde el pH fue ácido donde se observó una coloración azul debido a la oxidación.

Conclusiones 



Determinamos que uno de los factores que afecta la corrosión del hierro es su potencial estándar de reducción. Logramos determinar que la corrosión del hierro se lleva a cabo en solución ácidas.

Bibliografía  Cotton&Wilkinson. (1969). Química Inorgánica Avanzada. México: Editorial: Limusa-Wiley S.A.  Quimitube. (2013). La oxidación del hierro. Recuperado de: http://www.quimitube.com/proces o-oxidacion-hierro