Potencial Eléctrico De Los Metales

Potencial Eléctrico de los Metales Potencial eléctrico de algunos metales en agua salada a 25°C

Potencial eléctrico V Sodio -2.71 Magnesio -2.38 Aluminio -1.67 Manganeso -1.05 Zinc -0.76 Cromo -0.71 Hierro -0.44 Cadmio -0.40 Níquel -0.25 Estaño -0.14 Plomo -0.13 Hidrógeno 0 Cobre +0.35 Plata +0.80 Mercurio +0.85 Ya hemos visto que el fenómeno de corrosión más importante es el de tipo eléctrico. Es más con el uso de los modernos metales prácticamente todas las corrosiones que hay que combatir en la náutica son de este tipo. Cuando dos metales están en contacto a través de un líquido se produce una corrosión galvánica o electrolítica. El grado de corrosión depende fundamentalmente de la diferencia de potencial eléctrico existente entre los dos metales en contacto. Cuanto más bajo (negativo) sea el potencial de un metal, más fácilmente resultara corroído; del mismo modo cuando mayor sea la diferencia de potencial entre los dos metales en contacto, tanto mayor será la corrosión galvánica producida entre ambos, siempre en perjuicio del de menor potencial. La tabla que acompaña este texto indica el potencial eléctrico de los metales de mayor interés, que es el que presentan cuando están sumergidos en agua salada a temperatura de 25 ºC .

Transcripción de Corrosión Electroquímica Corrosión Electroquímica Es un proceso espontáneo e denota la existencia de una zona anódica ( la que sufre la corrosión), una zona catódica y un electrolito, y es imprescindible la existencia de estos tres

elementos, además de una buena unión eléctrica entre ánodos y cátodos, para que este tipo de corrosión pueda tener lugar. Celdas Electroquímica Es un dispositivo capaz de obtener energía eléctrica a partir de reacciones químicas (o bien, producir reacciones químicas a través de la introducción de energía eléctrica, cuando se esté cargando la celda). Tipos Celda Galvánica Transforma una reacción química espontánea en una corriente eléctrica, como pilas y baterías. En la semicelda anódica ocurren las oxidaciones, mientras que en la semicelda catódica ocurren las reducciones. El electrodo anódico, conduce los electrones que son liberados en la reacción de oxidación, hacia los conductores metálicos. Estos conductores eléctricos conducen los electrones y los llevan hasta el electrodo catódico; los electrones entran así en la semicelda catódica, produciendose en ella la reducción. Celda Electrolítica Transforma una corriente eléctrica en una reacción química de oxidación-reducción que no tiene lugar de modo espontáneo. En la celda electrolítica la batería otra fuente de corriente, empuja los electrones hacia el cátodo, por lo que éste tiene signo negativo (-) y los toma del ánodo, por lo que éste es positivo (+). Componentes de una Celda Electroquímica ÁNODO Es un electrodo en el se produce una reacción de oxidación, mediante la cual un material, al perder electrones incrementa su estado de oxidación. CÁTODO Es un electrodo con carga negativa que sufre una reacción de reducción, mediante la cual un material reduce su estado de oxidación al recibir electrones. PUENTE SALINO Es un dispositivo que se coloca entre las dos semiceldas de una celda electroquímica o pila galvánicas. El puente salino contiene un electrolito inerte respecto de la reacción de óxido reducción que ocurre en la celda, y cumple la función de conectar eléctricamente las dos semiceldas. El puente salino también contiene, la neutralidad

eléctrica en cada semicelda. VOLTÍMETRO Es aquel aparato o dispositivo que se utiliza a fin de medir, de manera directa o indirecta, la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. El voltaje de la pila galvánica es la suma de los potenciales de las dos semipilas. Se mide conectando un voltímetro a los electrodos. El voltímetro tiene una resistencia muy alta, por lo que el flujo de corriente es insignificante. Cuando un dispositivo como un motor eléctrico se conecta a los electrodos fluye una corriente eléctrica y las reacciones redox se producen en ambas semipilas. ELECTROLITO Medio líquido que debe estar en contacto con el ánodo como con el cátodo. El electrolito es conductor, por tanto cierra el circuito. Así éste proporciona el medio para que los iones metálicos salgan de la superficie del ánodo y sean aceptados por el cátodo. En la figura se muestra una celda galvánica en la que hay un vaso que contiene una disolución de sulfato de zinc y una barra de zinc metálico y otro vaso con una disolución de cobre con una barra de cobre. Ambas disoluciones están conectadas por un puente salino que es un tubo en forma de U invertida que contiene un electrolito (generalmente KCl) y las barras metálicas que conectan con un conductor metálico. Cuando se conectan ambas varillas se observa que una reacción química tiene lugar. La varilla de zinc comienza a disolverse y se deposita cobre metálico sobre la varilla. Los procesos que tiene lugar son: En el vaso con zinc: ; se oxida el zinc metálico. En el vaso con cobre: se reduce el cobre. Se trata de dos semirreaciones, la primera de oxidación y la segunda de reducción. Los electrones fluyen por el circuito externo desde la varilla de zinc que es el ánodo hasta la de cobre que es el cátodo. El proceso global es: La función del puente salino es evitar la acumulación de carga en cualquiera de los compartimentos, permitiendo que los iones difundan a través de él. No interviene en la reacción pero su presencia es necesaria para que la celda funcione. Esta disposición nos permite introducir algunos términos utilizados en electroquímica: Un conductor metálico que permite conectar un circuito externo con una disolución se conoce como electrodo, y el dispositivo de un metal M sumergido en una disolución de sus iones M n+ se denomina

semicelda o semicélula. Se establece un equilibrio: Donde el proceso hacia la derecha es la reducción y hacia la izquierda es la oxidación. En el que se manifiesta la tendencia de un elemento a captar o ceder electrones, con lo cual aparecerá una ligera carga positiva o negativa en el electrodo según se esté propiciando una reducción o una oxidación. El resultado es el flujo de electrones de un electrodo a otro, desde el que tiene una determinada densidad de carga eléctrica negativa a otro con una densidad de carga eléctrica negativa inferior. PROPIEDADES DE UN MATERIAL ANÓDICO 1) Debe tener un potencial de disolución lo suficientemente negativo como para polarizar la estructura de acero (que es el metal que normalmente se protege) a -0.80 V. Sin embargo, el potencial no debe ser excesivamente negativo ya que eso motivaría un gasto innecesario de corriente. El potencial práctico de disolución puede estar comprendido entre - 0.95 V y - 1.7 V. 2) Cuando el metal actúe como ánodo debe presentar una tendencia pequeña a la polarización, no debe desarrollar películas pasivantes protectoras y debe tener un elevado sobrepotencial para la formación de hidrógeno. 3) El metal debe tener un elevado rendimiento eléctrico, expresado en amperes-hora por kg. de material (Ah/kg.) lo que constituye su capacidad de drenaje de corriente. 4) En su proceso de disolución anódica, la corrosión deberá ser uniforme. 5) El metal debe ser de fácil adquisición y deberá de poderse fundir en diferentes formas y tamaños. 6) El metal deberá tener un costo razonable, de modo que en conjunción con las características electroquímicas correctas, pueda lograrse una protección a un costo bajo por ampere-año. Estas exigencias ponen de manifiesto que solamente el zinc, el magnesio y el aluminio y sus respectivas aleaciones pueden ser consideradas como materiales para ser utilizados prácticamente como ánodos de sacrificio. CIRCULACIÓN DE LA CORRIENTE POTENCIAL DE LA CELDA La electricidad se transporta en una celda a través de 3 mecanismos: a. Conducción por los electrones en el electrodo. b. Conducción iónica. Los cationes (cargas positivas) y aniones

(cargas negativas) transportan electricidad por el interior de la celda. c. Acoplamiento de la conducción iónica en la disolución con la conducción de los electrones en los electrodos. Son las reacciones de oxidación-reducción que se producen. La corriente de electrones fluye del ánodo al cátodo porque hay una diferencia de energía potencial entre los dos electrodos. El potencial de la celda o fuerza electromotriz (fem) que aparece reflejado en el voltímetro se obtiene de: Epila = Ecátodo- Eánodo Hay que tener en cuenta que no podemos medir los potenciales absolutos, con los instrumentos de medida de voltaje sólo podemos medir diferencia de potencial.

PROTECCIÓN CATÓDICA La protección catódica es una técnica de control de la corrosión, que está siendo aplicada cada día con mayor éxito en el mundo entero, en que cada día se hacen necesarias nuevas instalaciones de ductos para transportar petróleo, productos terminados, agua; así como para tanques de almacenamientos, cables eléctricos y telefónicos enterrados y otras instalaciones importantes. En la práctica se puede aplicar protección catódica en metales como acero, cobre, plomo, latón, y aluminio, contra la corrosión en todos los suelos y, en casi todos los medios acuosos. De igual manera, se puede eliminar el agrietamiento por corrosión bajo tensiones por corrosión, corrosión intergranular, picaduras o tanques generalizados. Como condición fundamental las estructuras componentes del objeto a proteger y del elemento de sacrificio o ayuda, deben mantenerse en contacto eléctrico e inmerso en un eléctrolito.

En la figura se muestra un sistema de protección catódica por corriente impresa Debido a las altas corrientes involucradas en muchos sistemas de agua marina, no es inusual utilizar sistemas de corriente impresa. Los sistemas de corriente impresa utilizan una clase de ánodos que no se disuelven fácilmente en iones metálicos, sino que mantienen una reacción alternativa: la oxidación de los iones de cloruro disueltos. La protección catódica previene la corrosión al convertir todos los sitios anódicos (activos) de la superficie metálica en sitios catódicos

(pasivos) mediante el suministro de corriente eléctrica (o electrones libres) desde una fuente alterna. Generalmente esto toma la forma de ánodos galvánicos que son más activos que el acero. Este método también se conoce como sistema de protección catódica por ánodos de sacrificio, ya que los ánodos galvánicos se sacrifican a sí mismos para proteger el acero estructural o la tubería de la corrosión. ¿Cómo la protección catódica detiene la corrosión? Fundamento de la protección catódica La protección catódica realiza exactamente lo expuesto forzando la corriente de una fuente externa, sobre toda la superficie de la estructura. Mientras que la cantidad de corriente que fluye, sea ajustada apropiadamente venciendo la corriente de corrosión y, descargándose desde todas las áreas anódicas, existirá un flujo neto de corriente sobre la superficie, llegando a ser toda la superficie un cátodo. Para que la corriente sea forzada sobre la estructura, es necesario que la diferencia de potencial del sistema aplicado sea mayor que la diferencia de potencial de las microceldas de corrosión originales. La protección catódica funciona gracias a la descarga de corriente desde una cama de ánodos hacia tierra y dichos materiales están sujetos a corrosión, por lo que es deseable que dichos materiales se desgasten (se corroan)a menores velocidades que los materiales que protegemos. Polarización catódica. La protección catódica no elimina la corrosión, éste remueve la corrosión de la estructura a ser protegida y la concentra en un punto donde se descarga la corriente. Para su funcionamiento práctico requiere de un electrodo auxiliar (ánodo), una fuente de corriente continua cuyo terminal positivo se conecta al electrodo auxiliar y el terminal negativo a la estructura a proteger, fluyendo la corriente desde el electrodo a través del electrólito llegando a la estructura. Influyen en los detalles de diseño y construcción parámetro de geometría y tamaño de la estructura y de los ánodos, la resistividad del medio electrólito, la fuente de corriente, etc. La protección anódica está fundamentada en la pasivación de un metal anódico cuando se le somete a un potencial más positivo que el de E0 de corrosión. Para ciertos metales y electrolitos sucede que al aumentar el potencial aumenta fuertemente la oxidación hasta

alcanzar una intensidad máxima imax. A partir de este punto y para pequeños incrementos de E la densidad de corriente disminuye hasta la i pasiva, que indica unos bajos valores de corrosión. Este bajo nivel de oxidación se mantiene para valores de la tensión mayores a Epp, pero no tanto para llegar a la destrucción de la capa pasiva, transpasiva. Los electrolitos que pueden proteger a cada metal o aleación son seleccionados, de acuerdo con la tabla de iones que los pasivan formando una película pasiva protectora en la superficie. Así el acero puede protegerse anódicamente por los iones sulfúrico, fosfórico o álcalis; pero no con los iones cloro. Sin embargo el titanio puede protegerse por los iones cloro. La protección anódica se aplica a aleaciones que se pasivan con rapidez para pequeñas densidades de corriente. Protección anódica.

Velocidad de la corrosión

Corriente eléctrica y conductores Cuando un conductor eléctrico, como un cable metálico, está conectado a dos objetos que tienen distinto potencial, la carga eléctrica fluye a través del conductor. Este flujo se denomina corriente eléctrica. La carga es una propiedad de la materia y solamente hay corriente eléctrica si hay partículas cargadas que se mueven. En la mayoría de los metales la carga que se mueve son electrones. En las disoluciones acuosas de ácidos, bases y sales, y en las sales fundidas, las partículas cargadas son iones. La carga eléctrica se conserva en todos los procesos. Cuando las partículas cargadas se mueven de un objeto a otro, o bien las cargas de los objetos cambian de modo que los aumentos de carga en uno compensan la disminución en el otro, o bien hay otro conductor en que las cargas se mueven de manera opuesta que en el primero, compensando de ese modo las cargas totales. En la inmensa mayoría de los dispositivos eléctricos esto es lo que sucede, porque hay un circuito, de modo que la batería mueve las cargas por fuera de ella, y las cargas se mueven en su interior, cancelando así los cambios de carga netos. En el contacto entre un conductor metálico y uno iónico se produce un cambio en los portadores de carga cuando pasa corriente. Los electrones deben entrar o salir del conductor metálico. Si entran, proceden de los iones de la disolución, si salen, pasan los iones de la disolución. El conductor en estas condiciones se denomina electrodo. Como la carga no se crea ni se destruye, si en algún lugar salen electrones del metal hasta los iones, en alguna parte debe sucecer que los electrones pasen de los iones a un conductor metálico. Por tanto los electrodos siempre funcionan por pares. En uno los electrones pasan del metal a los iones. Este electrodo se denomina cátodo y en él se dice que sucede una reducción (los iones ganan electrones). En el otro electrodo los iones pierden electrones que pasan al conductor.Este electrodo se denomina ánodo. En el ánodo ocurre una oxidación (los iones pierden electrones).

3 pasivacion del metal

PASIVADO, UN PROCESO CONTROLADO PARA RESTAURAR LA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN Publicado el enero 08, 2015 por guille en Blog IMINOX El estado normal de las superficies del acero inoxidable se conoce como “estado pasivo” y se debe a que posee una capa “pasiva” compuesta por un óxido rico en cromo que se forma espontáneamente en su superficie cuando están limpios y expuestos a un entorno con suficiente oxígeno.

La capa pasiva aumenta de grosor durante cierto tiempo después de su formación inicial. Ciertas condiciones naturales como por ejemplo, el contacto con el aire o con agua aireada, crearán y mantendrán la condición pasiva de la superficie frente a la corrosión. La resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables se debe a esta capa pasiva, ya que posee la propiedad de autoregenerarse.

En otros metales, el proceso de pasivación o pasivado se logra aplicando una capa protectora externa a la superficie del metal con el fin de aislarlo (lo enmascara en contra de la acción de agentes externos). En el caso del acero inoxidable, no requiere ningún recubrimiento o protección porque ya posee una capa protectora, su capa pasiva.

Sin embargo, dependiendo del tipo de inoxidable, habrá ciertas condiciones de trabajo o de daño en donde pueda perderse el “estado pasivo” y no pueda autorregenerarse, dando por resultado la posibilidad de que se produzca la corrosión. Por ejemplo, esto podría suceder en pequeñas zonas que no están expuestas al oxígeno o en uniones mecánicas, o en soldaduras mal acabadas que pueden presentar cavidades o picaduras.

Existen dos tipos de pasivado de acuerdo con el contenido del acido principal utilizado en la concentración química: pasivado nítrico y pasivado cítrico. El nítrico es el más utilizado y el cítrico es considerado un proceso más ecológico. Existen tres métodos de pasivación:

Método de Saturación:1 consiste en llenar un recipiente con los ácidos requeridos, bajo las condiciones específicas requeridas para dejar la pieza de inoxidable durante el tiempo que sea necesario.

Método de Impregnación:1 no requiere una gran cantidad de productos químicos ya que la preparación se realiza a través de la aplicación de una pasta a base de silicatos.

Imagen tomada de http://www.vernet.com.mx/Pasivado%202.htm Método Dinámico:

1

se usa para la pasivación de tuberías instaladas y

consiste en preparar en un recipiente los productos para el pasivado y hacerlo circular a través de las tuberías por medio de una bomba, controlando el tiempo de aplicación y la temperatura que se alcanza en el retorno. También debe ser practicada por personal capacitado en este método.

Independientemente del método a emplear, debe ser realizado por personal preparado para el manejo seguro de los productos empleados, con conocimiento de la técnica de aplicación y con el equipo de protección personal que garantice su seguridad.

De igual forma, es importante considerar que antes de realizar los tratamientos de pasivado, se debe asegurar que las superficies del acero inoxidable estén libres de cualquier cascarilla de óxido y sin manchas de termocoloración, así como estar limpias (sin contaminación orgánica, lubricantes de máquinas, aceites o grasas) para que el proceso sea efectivo, particularmente en aplicación por inmersión (saturación).

Los trabajos de pasivado por ácido nítrico deberán realizarse por fabricantes o especialistas del acero inoxidable. Este proceso es potencialmente peligroso y es crítico para garantizar la obtención de acabados resistentes a la corrosión satisfactorios.

Las Normas ASTM A380 Y ASTM A967 cubren una gama amplia de procesos de limpieza, descascarillado y pasivado de piezas, equipos y sistemas de acero inoxidable, así como especificaciones de tratamientos de pasivado químico de piezas de acero inoxidable.

https://www.youtube.com/watch?v=KA_qOXUwHsc historias