Analisis Critico (Cap I y II)
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INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN PORLAMAR
ANALISIS CRITICO
CAPITULO I y II
Profesor:
Julián Caneiro
Realizado por:
Pedro Huarac C.I 84.566.392
Porlamar, Marzo 2015.
LA CORROSIÓN.
La corrosión puede ser definida como un proceso electroquímico, donde parte de la
superficie del sustrato, sujeto a corrosión, es oxidado y transferido del estado sólido a
solución u otro estado, acompañado por la reducción simultanea de algún componente del
medio corrosivo. Esta definición permanece valida aun cuando la influencia microbial se
involucra en el proceso.
Hay especialmente dos mecanismos en los cuales los microbios están involucrados en los
procesos de corrosión.
CLASIFICACIÓN DE LA CORROSIÓN
Galvánicas: Ocurre cuando dos metales diferentes son expuestos a una solución
electrolítica o conductora. No necesariamente deben ser dos metales, un solo metal puede
presentar factores que provoquen la presencia de áreas anódicas y catódicas en el mismo
metal.
Erosión: se presenta cuando el electrolito o material corrosivo, está fluyendo, golpeando el
material continuamente como consecuencia se tiene un desgaste de este.
Picaduras: es la formación de hoyos en una superficie relativamente libre de ataque. Es un
proceso lento pero puede ser causa de fallas inesperadas.
Exfoliación: es una corrosión subsuperficial, el material que presenta este tipo de corrosión
muestra una superficie libre de ataques, pero este se hace aparente en las capas internas.
Intragranular: es un ataque localizado y adyacente a los contornos de los granos. Este
ataque puede ser rápido algunas veces da como resultado la desintegración de la aleación
con fallas catastróficas.
CARACTERÍSTICAS DE LA CORROSION
Las características fundamentales del fenómeno de la corrosión, es que sólo ocurre en
presencia de un electrólito, ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas estas
anódicas y catódicas, una reacción de oxidación es una reacción anódica, en la cual los
electrones son liberados dirigiéndose a otras regiones catódicas.
En la región anódica se producirá la disolución del metal (corrosión) y, consecuentemente
en la región catódica la inmunidad del metal.
RECOMENDACIONES
La corrosión es un fenómeno de gran importancia ya que es la causa general de la
destrucción de la mayor parte de los materiales naturales o fabricados por el hombre. Se
estima que aproximadamente el 5% del producto interior bruto de un país industrializado se
ve gastado tanto en prevenir la corrosión como reparar los daños provocados por los efectos
de ésta.
Es un problema industrial importante, pues puede causar accidentes como la ruptura de una
pieza y, además, representa un costo importante, ya que se calcula que cada pocos segundos
se disuelven cinco toneladas de acero en el mundo.
Además que el 25% de la producción mundial anual del acero es destruida por la corrosión
y constituye una cantidad importante. Sin embargo, no siempre la corrosión es un
fenómeno indeseable, ya que el proceso de corrosión es usado diariamente para producir
energía eléctrica en las pilas secas, donde uno de las partes fundamentales del proceso es
una reacción de corrosión.
ELECTROQUÍMICA
Es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la
energía química.[] En otras palabras, las reacciones químicas que se dan en la interfaz de un
conductor eléctrico (llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor) y un
conductor iónico que también es muy importante en el mundo (el electrolito) pudiendo ser
una disolución y en algunos casos especiales, un sólido.[]
Si una reacción química es provocada por una diferencia de potencial aplicada
externamente, se hace referencia a una electrólisis. En cambio, si la diferencia de potencial
eléctrico es creada como consecuencia de la reacción química, se conoce como un
"acumulador de energía eléctrica", también llamado batería, celda galvánica o electricity.
En general, la electroquímica se encarga de estudiar las situaciones donde se dan reacciones
de oxidación y reducción encontrándose separadas, físicamente o temporalmente, se
encuentran en un entorno conectado a un circuito eléctrico. Esto último es motivo de
estudio de la química analítica, en una subdisciplina conocida como análisis
potenciométrico.
TIPOS DE ELECTROQUÍMICA
La electroquímica estudia los cambios químicos que producen una corriente eléctrica y la
generación de electricidad mediante reacciones químicas. Es por ello, que el campo de la
electroquímica ha sido dividido en dos grandes secciones:
La primera de ellas es la Electrólisis, la cual se refiere a las reacciones químicas que se
producen por acción de una corriente eléctrica, La otra sección se refiere a aquellas
reacciones químicas que generan una corriente eléctrica, éste proceso se lleva a cabo en una
celda o pila galvánica.
Celdas Electrolíticas
Son aquellas en las cuales la energía eléctrica que procede de una fuente externa provoca
reacciones químicas no espontáneas generando un proceso denominado electrólisis. Las
celdas electrolíticas constan de un recipiente para el material de reacción, dos electrodos
sumergidos dentro de dicho material y conectados a una fuente de corriente directa.
Celdas Voltaicas o Galvánicas
Son celdas electroquímicas en las cuales las reacciones espontáneas de óxido-reducción
producen energía eléctrica. Las dos mitades de la reacción de óxido reducción, se
encuentran separadas, por lo que la transferencia de electrones debe efectuarse a través de
un circuito externo.
En todas las reacciones electroquímicas hay transferencia de electrones y por tanto, son
reacciones de óxido reducción (redox).soluciones electrolíticas.
LEYES DE FARADAY
Primera Ley de Faraday:
“La masa de un producto obtenido o de reactivo consumido durante la reacción en un
electrodo, es proporcional a la cantidad de carga (corriente x tiempo) que ha pasado a través
del circuito”.
Esta primera ley, permite calcular, la cantidad de electricidad (en coulambios o faraday)
para depositar un equivalente gramo de una sustancia.
La unidad eléctrica que se emplea en física es el coulomb (C). Un coulomb se define como
la cantidad de carga que atraviesa un punto determinado cuando se hace pasar un ampere
(A) de corriente durante un segundo.
Intensidad (A) = Coulombios = Amperios x segundos
Ejemplo: Calcular el equivalente electroquímico del ión férrico (Fe+++)
El equivalente químico:masaatomicavalencia
=563
=18,66g
equi−g
El equivalente Electroquímico es la masa transportada por un Coulomb:
Segunda Ley de Faraday:
“Las masas 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 electroquímico.
Las dos leyes de Faraday se cumplen para los electrolitos tanto fundidos como en solución.
Su validez no se altera por variaciones de temperatura, presión, naturaleza del solvente y
del voltaje aplicado.
Ecuación de Nernst
La ecuación de Nernst fue formulada por el físico-quimico alemán Walther Hernann Nernst
es utilizada para hallar el potencial de reducción en los electrodos en condiciones diferentes
a los estándares.
La ecuación tiene la siguiente forma:
E= Eº – RT / nF .ln (Q)
De donde E, hace referencia al potencial del electrodo.
Eº= potencial en condiciones estándar.
R= constante de los gases.
T= temperatura absoluta (en grados
Kelvin).
n= número de moles que tienen
participación en la reacción.
F= constante de Faraday (con un valor de
96500 C/mol, aprox.)
Q= cociente de reacción
De éste modo, para la reacción aA + bB → cC + dD, Q adopta la expresión:
En este caso [C] y [D], hacen referencia a las presiones parciales, también conocidas como
concentraciones molares si se trata de gases o iones en disolución, para los productos de la
reacción, en cambio [A] y [B], son también las presiones parciales pero para el caso de los
reactivos. Siendo los exponentes, la cantidad de moles que conforma cada sustancia que se
encuentra participando en la reacción (conocidos como coeficientes estequiométricos), y a
las sustancias que se encuentran en estado sólido se les da una concentración unitaria, por
lo cual no aparecen en Q.
Los potenciales que tienen las células electroquímicas se relacionan con las actividades de
los reactivos y productos, éstos se encuentran relacionados a su vez con las concentraciones
molares.
LA PASIVIDAD
Es la formación de una película relativamente inerte sobre la superficie de un material
(frecuentemente un metal), que lo enmascara en contra de la acción de agentes externos.
Aunque la reacción entre el metal y el agente externo sea termodinámicamente factible a
nivel macroscópico, la capa o película pasivante no permite que estos puedan interactuar,
de tal manera que la reacción química o electroquímica se ve reducida o completamente
impedida.
POLARIZACIÓN
En teoría es el terminal negativo que tiene una celda voltaica, que tiende a disolverse en el
electrolito y es el que generalmente termina proporcionando la mayor parte de la energía, al
consumirse está. Una de las causas por los que se produce la polarización es:
La producción de hidrógeno gas en el cátodo a partir de H+, que termina por formar una
capa gaseosa muy elevada y de resistencia óhmica. Para evitar esto, se utilizan sustancias
sólidas o gaseosas, hasta el mismo aire es y puede ser utilizado, ya que este usa el
hidrógeno y vuelve a formar moléculas de agua, manteniendo así despejado el electrodo.
Polarización por concentración.
La polarización por concentración se asocia con las reacciones electroquímicas que son
controladas por la difusión de iones en el electrolito. Este tipo de polarización se ilustra
considerando la difusión de los iones hidrógeno hasta la superficie del metal para formar
hidrógeno gas en la reacción catódica 2H+ + 2e- H2.
En la polarización por concentración cualquier cambio en el sistema que haga aumentar la
velocidad de difusión de los iones en el electrolito hará disminuir los efectos de la
polarización por concentración y hará que aumente la velocidad de corrosión.
Polarización por activación.
La polarización por activación se refiere a reacciones electroquímicas que están controladas
por una etapa lenta dentro de la secuencia de etapas de reacción en la interfase electrolito
metal. Es decir, existe una energía de activación crítica necesaria para remontar la barrera
de energía asociada con la etapa más lenta. Este tipo de energía de activación queda
ejemplificada considerando la reducción del hidrógeno catódico en la superficie de un
metal 2H+ + 2e- H2, lo que se conoce como polarización por sobretensión de hidrógeno.
La reacción citada puede ser rápida, pero hasta la formación de la molécula de H2 a partir
de H atómico debe suceder la absorción por el electrodo y posteriormente originarse la
formación de la molécula.
RECOMENDACIONES DE LA ELECTROQUÍMICA
La Electroquímica como ciencia que se encarga de estudiar la transformación dela energía
eléctrica en energía química y viceversa, está siendo ampliamente utilizada en la actualidad
debido al desarrollo tecnológico que vivimos. Los avances en electrónica y nanotecnología
han permitido la aparición de una instrumentación cada vez más sofisticada, potenciando
extraordinariamente la investigación electroquímica experimental.
En la actualidad se requiere cada vez más de técnicas analíticas y dispositivos que permitan
la detección de diferentes sustancias que afectan la salud de las personas y la calidad de los
alimentos y aguas que consume la población humana.
Por ejemplo, la detección de patógenos en la industria agroalimentaria y en el medio
ambiente a los bajos niveles exigidos y con tiempos de análisis mínimos con el fin de
aplicar las medidas correctoras/sancionadoras pertinentes, requerimiento dos bioanalíticos
avanzados basados en el reconocimiento molecular entre un receptor específico y el
analítico. Los dispositivos analíticos que se requieren deben ser capaces de detectar y en
algunos casos de cuantificar patógenos aniveles trazas presentes en fluidos biológicos,
alimentos y muestras de interés ambiental, debido al efecto que los mismos pueden causar
en el organismo y en nuestro medio ambiente