1

NDICE

I.- OBJETIVOS:2

II.- RESUMEN2

III. PARTE EXPERIMENTAL3

1.-Experiencia: Celdas Galvnicas3

2.-Experiencia: Influencia del metal 5

3.-Experiencia:Influencia del medio 7

4.- Experiencia: Gota de Evans10

5.- Experiencia: Microanodo y Microcatodo13

6.- Experiencia: Electrodo de referencia medicion de potencia 13

IV.- BIBLIOGRAFA15

Universidad Nacional de IngenieraFacultad de Ingeniera Qumica y Textil

LABORATORIO N2TERMODINMICA DE LA CORROSIN1. OBJETIVOS

Estudio de la influencia del medio en la medida de los potenciales Estudio del tiempo en la variacin de potenciales

2. FUNDAMENTO TEORICOEl estado de energa de un metal en una disolucin electroltica es fuertemente influenciado por el pH de la disolucin y las caractersticas particulares del metal. Bajo estas consideraciones, Marcell Pourbaix desarrollo una forma sencilla de representar reacciones en un plano, tomando como coordenadas el pH y el potencial electroqumico y son denominados: diagramas de Pourbaix o diagramas de estabilidad termodinmica. En estos diagramas, los parmetro potencial E y pH son mostrados en grficas para los diversos equilibrios sobre coordenadas cartesianas normales con E como eje vertical u ordenada y el pH como eje horizontal o abscisa. El diagrama toma en cuenta los equilibrios electroqumicos y qumicos de metales en agua. Debido a que existen arios equilibrios para cada metal considerado, solamente un metal puede ser representado claramente en un diagrama. Los datos de estos equilibrios contenidos en los diagramas pH-E se consideran de tal valor que estos han sido preparados para la mayora de los metales en un atlas.Las reacciones de reduccin del hidrogeno y del oxgeno son importantes en el proceso de corrosin, por lo tanto sus equilibrios estn contenidos en el diagrama de Pourbaix.Diagrama de Pourbaix del Hierro

Diagrama de Pourbaix del Agua

3. DESARROLLO DE EXPERIMENTOS

3.1. EXPERIMENTO N1: CELDAS GALVNICASI. Descripcin visual :En una solucin acuosa de NaCl al 3.5% se miden las diferencias de potencial de cobre y de un acero al carbono. Las mediciones se hacen a circuito abierto usando un electrodo de referencia y a circuito cerrado

POTENCIAL

Tipo de circuitoECu (mV)EFe m(V)Ecelda (mV)Intensidad de Corriente (mA)

Circuito abierto1023642620.9

Circuito cerrado260

Electrodo de Referencia: Plata / Cloruro de PlataConductividad de NaCl 3.5%: 8.48 ms

II. Explicacin terica: La transferencia de electrones es consecuencia de una reaccin oxido (pierde electrones) reduccin (gana electrones) de manera espontanea En dichas semireacciones , al analizar los potenciales de reduccin , se reducir aquel componente que tenga mayor potencial de reduccin y se oxidara el componente que posea menor valor de reduccin Cuando se hace la medicin con el voltmetro de la manera que el cable rojo sea conectado como nodo y el cable negro cumpla el rol de ctodo entonces la lectura del voltmetro nos saldr positivo para las mediciones Cuando se realiza el sistema cerrado el mayor potencial de reduccin Cu (componente que se reduce) oxida al Hierro (componente que se oxida), esto hace que al pasar el tiempo el cobre se haga menos ctodo y el hierro se vuelva menos nodo. A este fenmeno se le denomina polarizacin

III. Tratamiento de datos o clculos:Circuito abierto:

Cu: Cu0 Cu 2+ +2e- : reaccin de oxidacin O2 + 2H2O + 4 e- 4OH- : reaccin de reduccin

2Cu + O2 +2H2O 2 Cu 2+ + 4OH- E Cu/Cu2+ = 102mV

Fe: Fe Fe 2+ + 2e- : reaccin de oxidacin. O2 + 2H2O + 4 e- 4OH- : reaccin de reduccin

2Fe + O2 +2H2O 2 Fe 2+ + 4OH- E Fe/Fe2+ = 364mV

Celda:

Reaccin de oxidacin: Fe0 Fe 2+ + 2e- Reaccin de reduccin: O2 + 2H2O + 4 e- 4OH-

O2 + 2H2O + 2 Fe 2Fe 2+ + 4OH- Ecelda = 260 mV

IV. Resultados y discusin de resultados:

V. Conclusiones: Al momento de analizar en circuito cerrado el sistema notamos que hay una disminucin de potencial que si medimos con el electrodo de referencia

Ecelda, circuito abierto = 262mV

Ecelda, circuito acerrado = 260 mV

El clculo de los potenciales de celdas se basan en las semireacciones existentes en el proceso de xido-reduccin

3.2. EXPERIMENTO N2: CELDAS DE CORROSIN3.2.1. Influencia del metalI. Descripcin visual:Sobre un recipiente agregamos una solucin de NaCl al 3.5%, seguidamente colocamos una placa de acero oxidada y una libre de xido en la solucin y medimos el potencial despus de un minuto por separado de cada uno de ellos con ayuda de un electrodo de referencia de Calomel. Conectamos el electrodo de referencia al cable rojo y el cable de color negro a la placa limpia y medimos el potencial, anlogamente hacemos esto para la placa oxidada. Luego repetimos para el circuito cerrado, conectndolos entre ellos sin el electrodo de referencia.Circuito abiertoCircuito cerrado

AceroPlaca oxidada-0.461 v-0.7 v

Placa lijada-0.546 v

II. Explicacin tericaAl introducir la placa en agua salada se formara una capa de xido que actuara como ctodo, y el Fe como nodo para que pueda circular corriente elctrica que ser intensa si la cantidad de oxgeno en la superficie catdica es la suficiente.Al introducir una placa cubierta por una capa de xido, dicha capa dificultara el flujo de electrones entre la superficie y el oxgeno presente, lo que disminuye la oxidacin de este ya que el oxgeno llegara difcilmente a la superficie del metal y con facilidad a la superficie oxidada

III. Resultados y discusin de resultados:

Mecanismo:Zona catdica: O2 + H2O + 2e- 2(OH)-Zona andica: Fe Fe+2 + 2e-

Tericamente la placa oxidada debera tener mayor potencial de reduccin que el placa limpio, por lo que al ponerse en contacto los dos, el clavo oxidado ser el ctodo y el clavo limpio ser el nodo.

IV. Conclusiones: La placa con superficie limpia recibe el nombre de electrodo activado, mientras que el clavo oxidado se llama electrodo pasivado ya que impide el flujo de carga. El electrodo pasivado es ms noble que el metal nuevo y tiene un potencial elevado dificultando la corrosin. La capa de xido dificultar la corrosin del metal, disminuyendo la velocidad de corrosin.

3.2.2. Influencia del medioI. Descripcin visualEl metal de acero se introdujo en un medio de agua desionizada ms un electrodo de referencia (Ag/AgCl), se conectaron y se prosigui a medir el voltaje cada un minuto por 15 minutos que se muestra en la tabla.

Tiempo (min)V

10.386

20.412

30.421

40.429

50.431

60.436

70.440

80.444

90.447

100.449

110.452

120.459

130.462

140.465

150.466

El Cobre, Zinc y Aluminio se midi el potencial en diferentes medios por el tiempo de un minuto de permanencia en el medio

Medio Ag/AgCl +Tiempo (min)voltaje

Agua desionizadaMetal de Cu1-0.030

Metal de Zn1-0.904

H2SO4Metal de Cu1-0.03

Metal de Zn1-0.981

Metal de Al1-0.862

KClMetal de Cu1-0.181

Metal de Zn1-1.018

Metal de Al1-0.813

NaCl3.5 %Metal de Cu1-0,181

Metal de Zn1-1.018

Metal de Al1-0.313

Agua potableMetal de Cu1-0.044

Metal de Zn1-0.905

Metal de Al1-0.566

II. Explicacin terica

El potencial de cada metal se mide frente al electrodo de referencia de plata, un valor negativo del voltaje indica que tiene ms tendencia a oxidarse que la plata, por lo contrario un valor positivo indica que la plata tiene mayor tendencia a oxidarse que el metal.

III. Tratamiento de datos o clculos

Reaccin de reduccin del electrodo:

Ag ++ e- Ag E= 0.799 V (Potencial de reduccin estndar)

Medio Ag/AgCl +E + E (V)EM (V)

Agua desionizadaMetal de Cu0.799 + (-0.030) 0.769

Metal de Zn0.799 + (-0.904)-0.105

H2SO4Metal de Cu0.799 + (-0.03)0.769

Metal de Zn0.799 + (-0.981)-0.182

Metal de Al0.799 + (-0.862)-0.063

KClMetal de Cu0.799 + (-0.181)0.618

Metal de Zn0.799 + (-1.018)-0.219

Metal de Al0.799 + (-0.813)-0.014

NaCl3.5 %Metal de Cu0.799 + (-0,181)0.618

Metal de Zn0.799 + (-1.018)-0.219

Metal de Al0.799 + (-0.313)0.486

Agua potableMetal de Cu0.799 + (-0.044)0.755

Metal de Zn0.799 + (-0.905)-0.106

Metal de Al0.799 + (-0.566)0.233

IV. Resultados y discusin de resultados

En la primera tabla utilizando acero ms el electrodo de referencia se observa que el voltaje aumenta conforme pasa los minutos pero se vuelve ms lento el cambio de voltaje con el tiempo

El electrodo de referencia nos ayuda a predecir si un material es activo o pasivo en un medio determinado, para la experiencia utilizamos como medio agua desionizada los dems datos se pidieron a los dems grupos.

A diferente medio se observa que El potencial del cobre siempre es positivo con respecto a Ag/AgCl y mucho mayor en agua desionizada El potencial del Zn es negativo con respecto a Ag/AgCl y sus valores estn cercanos El potencial del aluminio sali negativa en el medio H2SO4 y KCl; y positiva en el medio NaCl y Agua potable

V. Conclusiones

El uso del electrodo de referencia nos ayuda a determinar la actividad de un metal para diferentes medios en los cuales est expuesto.

El electrodo de referencia nos permite calcular como vara su potencial en el tiempo.

Para el caso especfico del acero al carbono, se registr que es ms activo en el medio Agua con NaCl a pH= 3.2 y menos activo en agua des ionizada, esto se concluye ya que el valor y la variacin de sus potenciales lo indican.

Podemos predecir que el acero se corroer ms rpido en el medio en el cual presenta menor potencial y en menor tiempo para el medio que presenta mayor potencial.

3.2.3. gota de EvansI. Descripcin visual:Sobre una superficie metlica; acero y aluminio previamente lijada y limpia se adiciona solucin salina, ferrocianuro y fenolftalena; una gota de cada compuesto: luego observamos los cambios producidos al pasar 1,10 y 30 minutos. Lo que pudimos apreciar fue:tiempoAceroAluminio

1Se coloreo rojo grosella en los bordes y un color verde con puntos azulesEs amarrillo y no hay cambio aparente

10Se observa mayor color grosella en los bordes y en medio azulNo hay cambio aparente

30El borde hay ms color grosella y en el centro se intensifica el azulSe coloreo de rojo los bordes

Placas a 10min Placas a 30 min

II. Explicacin terica: Para el acero:A la placa de acero se aadieron unas gotas de agua salada, fenolftalena y ferrocianuro, a los pocos instantes se forma un aro color rojo grosella alrededor de la gota, indicando la presencia de iones OH-, y en el centro de la gota se torna de color azul, indicando la presencia de iones Fe2+.Se forma una micropila de corrosin, es decir posee una zona andica y otra catdica, en la cual se da una reaccin de xido-reduccinZona andica: oxidacin del acero al carbono ya que el ferricianuro de potasio detecta la presencia de Fe+2 con su viraje a color azul. El ferricianuro de potasio fue usado para detectar la presencia del Fe2+, ya que vira a color azul de turbul si encuentra este ion.zona catdica:Es donde se da la reaccin de reduccin, en este caso se reduce el oxgeno ya que fue detectado por el cambio de color de la fenolftalena de transparente a rojo grosella indicando que hay presencia de OH-

Esquema de lo que sucede en la experiencia Para el aluminio:A la placa de aluminio se aadieron unas gotas de agua salada, fenolftalena y ferrocianuro, el cual se not cambio a los 30 minutos, se torn rojo en los bordes lo que nos indica la reduccin del oxgeno de los alrededores por ello la coloracin rojiza y oxidndose el aluminio a , el cual no es notorio ya que el ferrocianuro de potasio nicamente indica la presencia de iones fierro.De la misma forma que el acero se forma una micropila de corrosin, es decir posee una zona andica y otra catdica

III. Resultados y discusin de resultados: Para el acero:

Al pasar el tiempo los colores se intensificaron, esto se produce debido a las celdas de aireacin diferencial que se formaron, siendo el nodo la parte cubierta por la gota y el ctodo la frontera de la gota. Para el aluminio

En ambos casos existe la formacin de las zonas catdicas y andicas se dan debido a la diferencia de potencial electroqumico entre las diferentes partes del metal, aqu participa tanto el metal como el agua salada que sirve como electrolito.

IV. Conclusiones: Con esta experiencia se muestra que en una celda de corrosin si una sustancia se oxida debe haber una segunda que se reduce y esto se hace visible con el uso de los indicadores Ya que las condiciones en esta experiencia fueron en medio aireado, se esperaba la reduccin del oxgeno en la interfase del electrolito (agua con NaCl) y el metal donde haya mayor concentracin del oxigeno

3.2.4. micronodos y microctodos

I. Descripcin visual:Primero se introdujeron tres materiales a una solucin de sulfato de cobre por un minuto: un clavo de acero al carbono, uno de acero galvanizado y una placa de aluminio.Se observ lo siguiente:

Luego, en una solucin de sulfato de cobre, se introdujo un clavo de acero al carbono y un electrodo de referencia que en este caso es el electrodo de calomel. Luego se procedi a medir el potencial del clavo con respecto al electrodo cada minuto durante 10 minutos. Al final de la medicin se pudo notar que se form una capa de color marrn sobre toda la superficie del clavo.

II. Explicacin terica:Como se sabe los micros nodos y micro ctodos son celdas a nivel microscpico cuyas reacciones de oxidacin y reduccin se producen en la superficie del metal. Al comparar los potenciales de reduccin se concluye que el cobre es el que se reduce y el Fe se oxida. Ambas reacciones se producen en la superficie del clavo: la reduccin del cobre que se manifiesta en una deposicin de solido marrn rojizo, y la oxidacin del clavo, dada por la corrosin de este.

Ctodo: Cu2+ + 2e- Cu(s)nodo: Fe(s) Fe2++2e-

La aparicin de micro nodos y micro ctodos en la superficie del metal se produce debido a que el metal tiene una estructura heterognea, dada por ejemplo, por las impurezas en la superficie del metal, falta de homogeneidad por la presencia de diferentes fases, diferencias en los bordes de grano, etc.

III. Tratamiento de datos o clculos:

t (min)E (v)

1-0.514

2-0.495

3-0.476

4-0.457

5-0.440

6-0.420

7-0.406

8-0.396

9-0.382

10-0.362

Con los datos se presenta la siguiente grfica:

IV. Resultados y discusin de resultados:La variacin del potencial con respecto del tiempo se produce debido a las reacciones de oxidacin y reduccin que ocurren en la microcelda y al llegar al equilibrio el potencial se estabilizara. Adems, el potencial cae debido a la disminucin de concentracin de iones cobre, pero debido a cualquier movimiento hace que el voltaje vareV. Conclusiones: Los microanodos y microcatodos se producen en materiales metlicos heterogneos como este clavo de acero al carbono. La disminucin de iones sobre la disolucin hace que baje la conductividad. El sistema electroqumico es muy sensible movimiento.

3.3. EXPERIMENTO N3: ELECTRODOS DE REFERENCIA MEDICIN DE POTENCIALI. Descripcin visual:Para esta experiencia se utiliz un bloque de concreto con dos bornes de acero saliendo del mismo para poder medir su potencial, para lo cual primero se lijo bien uno de los bornes del acero, entonces se conect un terminal del voltmetro al acero y el otro terminal al electrodo de referencia (Cu/CuSO4) el cual ponamos en contacto con el concreto usando como medio un pao hmedo que nos serva como conductor.La medicin se hizo con el electrodo de referencia del laboratorio y un electrodo de referencia casero, midiendo el potencial a diferentes distancias, tal como lo indica la siguiente figura:

Los datos obtenidos de la medicin fueron:

Electrodo de referenciaElectrodo de referencia caseroDistancia(cm)

Inicio0.1350.1275

Medio0.1540.14947

final0.1530.15090

II. Explicacin terica:El concreto posee una basicidad de aproximadamente 12 esto har que la barra de hierro en el concreto este ms protegida en comparacin con todos los dems materiales q hemos usado, esto se puede notar con el valor el potencial de reduccin, que es positivo sea est actuando como metal noble cuando est recubierto con concreto.Conforme fuimos avanzando en la medicin del potencial hacia el centro se observa como el potencial aumenta, esto se debe al recubrimiento del concreto hacia la varilla de fierro, luego vuelve a disminuir ya que el otro extremo esta expuesto a las mismas condiciones q el extremo medido.La diferencia entre las mediciones del electrodo comercial y el electrodo casero no se difiere mucho.

III. Tratamiento de datos o clculos:Con los datos medidos compararemos el comportamiento del potencial respecto a la distancia

IV. Resultados y discusin de resultados: Se observa como es la tendencia del hierro a la oxidacin acompaado de un menor potencial Notamos que hay cierta variacin en la medida del electrodo casero y el electrodo de referencia del laboratorio

V. Conclusiones: Para medir una estructura muy grande de concreto, solo bastara encontrar el acero presente, y hacer la conexin respectiva utilizando el electrodo de referencia ms eficiente Finalmente se pude concluir que el potencial del hierro depende del medio de proteccin al que se le haya sometido o en el medio donde se encuentre inmerso.

4. CONCLUSIONES GENERALES: (falta completar tenemos q leer todo el informe y concluir ) El concreto es uno de los materiales compuestos ms empleados en las construcciones, su durabilidad se debe al estado de pasividad que alcanza el acero al estar recubierto con el concreto, lo cual no permite que ocurra corrosin por tiempo prolongado.

5. APLICACIONES PRACTICAS: (resumen del anexo)

6. REFERENCIA BIBLIOGRFICA: Libro: Enrique otero huerta (2001). Corrosin y degradacin de materiales (2da ed.). Espaa: Editorial sntesis S.A. /capitulo 5 Internet

7. ANEXO: