CORROSIN DEL HIERRO EN DISTINTOS TIPOS DE AGUA1.-INTRODUCCION:La corrosin es un proceso espontneo de destruccin que experimentan los metales en contacto con el medioambiente, convirtindose en xidos y esto produce un gradual deterioro de ellos.

La corrosin de los metales, es un proceso permanente debido a que ellos estn siempre en contacto con los agentes que la provocan, como son el agua, el oxgeno del aire y en estos ltimos aos la lluvia cida (1), al mismo tiempo en las zonas costera, tambin el problema se intensifica debido al ambiente salino (2). La forma de corrosin mas comn y destructiva desde el punto de vista econmico es la oxidacin del hierro, este problema significa un derroche de energa y de dinero, debido a que en el mundo se gastan millones de dlares, tanto en proteger como en reponer los materiales y estructuras metlicas corrodas (3).

Para minimizar el problema de la corrosin, es necesario proteger los metales con pinturas anticorrosivas o estructuras de hierro galvanizadas, estaadas o bien se le une a la estructura de hierro un nodo de sacrificio de magnesio (4).La corrosin de los metales, y en particular el hierro, es un proceso electroqumico debido a que sobre la pieza del metal que se corroe existen zonas andicas y catdicas, en el cual el hierro se oxida con el oxgeno del aire en presencia de humedad, para dar un producto que carece de las propiedades estructurales del hierro metlico, como lo es el xido de hierro (III) hidratado (Fe2O3. x H2O) de color caf rojizo que se llama en lo cotidiano herrumbre (5,6). El proceso de corrosin se desarrolla fundamentalmente en dos etapas (7), a saber:1.- la primera etapa puede interpretarse como una pila galvnica, en la que una zona de la superficie del hierro funciona como nodo y tiene lugar la oxidacin del hierro metlico a in hierro(II), segn :Fe(s) ===> Fe2+(ac) + 2e- E = 0,44 vEn otra regin contigua a la superficie del metal que funciona como ctodo, tiene lugar la reduccin del oxgeno atmosfrico a agua segn la semireaccin:

O2 (g) + 2H+(ac) + 2e- ===> H2O (l ) E= 1,23 vLa reaccin global se representa en la siguiente ecuacin:

Fe(s) + O2 (g) + 2H+ (ac)====> Fe2+(ac) + H2O(l)

El potencial de esta pila se puede calcula, sea sumando los potenciales obtenidos en las semireacciones o haciendo uso de los potenciales de reaccin tabulados como de reduccin, y se obtiene:E = E ctodo E nodo = 1,23- (-0,44) = 1,67 vSe sabe que el agua no tiene una concentracin de protones 1 Molar, por lo tanto el potencial de la reaccin global, sera un poco menor, pero tambin positivo, lo que indica que el proceso es espontneo (8).

Como se observa en la reaccin global, esta primera etapa ocurre en medio cido, donde los protones requeridos, son aportados por cualquier cido como el CO2 atmosfrico disuelto en el agua, tambin pueden ser aportados por la lluvia cida en las zonas mas contaminadas.2.- La segunda etapa, corresponde a la formacin de la herrumbre, donde el in hierro(II) sale de la superficie del metal y migra a la gota de agua, donde se oxida a in hierro(III),segn:2Fe2+(ac) ===> 2Fe3+(ac) + 2e- E = 0,77 v

Simultneamente el oxgeno disuelto en el agua se reduce segn:

O2 (ac) + 2H+(ac) + 2e- ===> H2O(l) E= 1,44

La ecuacin de la reaccin global corresponde a:

2Fe2+(ac) + O2(g) + 2H+(ac) ==> 2Fe3+(ac) + H2O(l)El potencial de la reaccin global es alto y positivo, por lo tanto este proceso tambin es espontneo. Los iones Fe3+ precipitan como xido de hierro(III) hidratado como consecuencia de la desprotonacin de las molculas de agua y se representa mediante la siguiente ecuacin:

4H2O (l) + 2Fe3+(ac) ===> 6H+(ac) + Fe2O3.H2O(s)

Esta reaccin restablece los protones necesarios para que la reaccin global de la primera etapa vuelva a ocurrir. La representacin grfica del proceso de corrosin del hierro en medio cido, donde se forma la herrumbre, se muestra en la figura 2. El proceso global de corrosin del hierro se resume en la siguiente ecuacin:

2Fe(s) + 3/2 O2 (ac) + xH2O (l) ====> Fe2O3.xH2O(s).En medio neutro o dbilmente bsico, el proceso de corrosin del hierro (9,10) se representa por las siguientes etapas:Primera etapa: el oxgeno del aire se reduce a in hidrxido, donde los electrones son suministrados por la oxidacin del hierro metlico de acuerdo a las siguientes ecuaciones:Ctodo O2 (g) + 2H2O(l) + 4e- ===> 4OH-(ac) E = 0,40 v nodo Fe(s) ===> Fe2+(ac) + 2 e E = 0,44 Ecuacin global: 2Fe(s) + O2(g) + 2H2O(l) ====> Fe2+(ac) + 4OH-(ac)El potencial de esta pila es 0,84 v, positivo, menor que en medio cido, pero tambin es espontneo. En la segunda etapa se forma el hidrxido de hierro (II), el cul se oxida a hidrxido de hierro (III) y este se convierte en xido de hierro(III) llamada herrumbre y se representa en las siguientes ecuaciones: Fe2+ ( ac) + 2OH-(ac) ===> Fe(OH)2(s) 4Fe(OH)2(s) + O2(g) + 2H2O(l) ===> 4Fe(OH)3(s) 2Fe(OH)3(s) ====> Fe2O3.H2O(s) + 2H2O(l)

La representacin grfica del proceso de corrosin del hierro en medio neutro o dbilmente bsico, se representa en la figura.

2.-PARTE EXPERIMENTAL:2.1.-MATERIALES:Lana fina de acero (virutex) para fregar ollas, soporte universal, fuente plstica, probeta de 50 ml, pipeta parcial, papel pH,, agua potable, agua de mar, agua acida*.*El agua acida se prepara agregando a 1L de agua potable gotas de los cidos concentrados (HNO3-H2SO4) hasta lograr un pH alrededor de 3.

2.2.-PROCEDIMIENTO:Realizar un montaje como se indica en figura 1, introduzca en una probeta vaca una lana fina de cero humedecida con agua potable; llene una fuente con agua potable, mida el pH con papel pH o un peachimetro a continuacin invierta la probeta en la fuente y sujtela a un soporte universal. Repita la experiencia para agua de mar y agua acida respectivamente. Observe la lana de acero al interior de cada probeta, cada 12 horas durante tres o ms das y mida las alturas de cada columna de agua al interior de las probetas y registre sus resultados.

Agua potableAgua de marAgua acida

Altura inicial4.7 cm5.6 cm4.8 cm

pH inicial6.37.24.8

Lana de acero1.75 gr1.75 gr1.75 gr

1.-Preparacin del recipiente con el agua midiendo el pH hasta llegar hasta el pH inicial. Agua de mar Agua acida y agua potable 2.-Pesamos la lana de acero 1.75 gr para cada probeta (total 5.24 gr).

3.-Se procede a realizar el montaje.

3.-RESULTADOS:

Representacin grafica de las etapas de la corrosin en medio acido

Representacin grafica de las etapas de la corrosin en medio bsico o neutro1 MEDICION:Agua potableAgua de marAgua acida

Altura interior4.2 cm4.8 cm4.3 cm

Altura exterior4.1 cm4.6 cm4.1 cm

pH6.56.82.5

2 MEDICION:Agua potableAgua de marAgua acida

Altura interior3.9 cm4.5 cm3.7 cm

Altura exterior3.6 cm4.1 cm3.5 cm

pH76.72.5

3 medicion

4.-CONCLUSIONES: La lana de acero se corroe en todos los tipos de agua, pero vara la intensidad y velocidad del proceso de corrosin. En aguas cidas, tanto la velocidad como la intensidad de la corrosin del hierro, son mayores que en los otros tipos de agua. La corrosin en medio acido ocurre mas rpidamente que los otros medios, esto se debe a que la reduccin el oxigeno tiene una alta concentracin de protones disponibles, debido a la acidez del agua. En cada uno de los sistemas, las alturas de las columnas de agua al interior de las probetas, representan el consumo de oxgeno del aire empleado en la corrosin del hierro, por lo tanto hay una relacin directa entre la altura de la columna de agua y la velocidad e intensidad de la corrosin del hierro.