Porlamar, marzo del 2015
Análisis crítico:
ELECTROQUIMICA:
Estudia las relaciones químicas que producen efectos eléctricos y de los
fenómenos químicos causados por la acción de las corrientes o voltajes. Es una
de las ramas de la química de suma importancia para la vida y tecnología, ya que
va desde nuestro organismo hasta los utensilios usados comúnmente; trabajan
gracias a la electrolisis; es decir, el sistema, el sistema nervioso, mecanismos
cerebrales y transporte de energía; también en la ciencia moderna se puede
observar su papel en las baterías y pilas, al transformar recíprocamente su
energía todos esos ejemplos antes mencionados están fundamentados en la
electroquímica. También explica sobre la fuerza electromotriz (FEM), esta se
encuentra comúnmente en las pilas; se mueven los electrones a través de un
alambre en una celda galvanica.
LEY DE OHM:
La ley establece que la diferencia de potencial que aparece entre los extremos de
un conductor determinado es proporcional a la intensidad de la corriente que circula
por el citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia
eléctrica ; que es el factor de proporcionalidad que aparece en la relación entre
e :
La importancia de esta ley reside en que verifica la relación entre la diferencia de
potencial en bornes de una resistencia o impedancia, en general, y la intensidad
de corriente que circula a su través. Con ella se resuelven numerosos problemas
eléctricos no solo de la física y de la industria sino también de la vida real como
son los consumos o las pérdidas en las instalaciones eléctricas de las empresas y
de los hogares. También introduce una nueva forma para obtener la potencia
eléctrica, y para calcular la energía eléctrica utilizada en cualquier suministro
eléctrico desde las centrales eléctricas a los consumidores. La ley es necesaria,
por ejemplo, para determinar qué valor debe tener una resistencia a incorporar en
un circuito eléctrico con el fin de que este funcione con el mejor rendimiento.
LEYES DE FARADAY DE LA ELECTRÓLISIS:
1 a ley de Faraday de la electrólisis - La masa de una sustancia alterada en un
electrodo durante la electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de
electricidad transferida a este electrodo. La cantidad de electricidad se refiere a la
cantidad de carga eléctrica, que en general se mide en coulomb.
A continuación la representación de su formula:
Faraday (F); equivale a 96500 culombios. Donde culombio es la cantidad de
electricidad transportada por una corriente de un amperio durante un segundo. Se
establecen entonces las siguientes relaciones:
1 F = 1 mol de electrones
1 coul = 1 amp seg
1 F = 96500 coul = 1 mol de electrones
Con estos principios que descubrió faraday, aporta mucho con el tema de la
corrosión, o en la prevención de la misma, ya que la anodización se utiliza para
prevenir que la corrosión ocurra con la rapidez habitual es decir, preserva el
material en las mejores condiciones por mas tiempo. Asimismo la ley de faraday
se utiliza como medio para calcular la velocidad de corrosión:
La cantidad de metal uniformemente corroído de un ánodo o electrodepositado
sobre un cátodo, en una disolución acuosa durante un periodo de tiempo, se
puede determinar usando la ecuación de Faraday, que establece:
w = I t M / n F (12.36)
donde w = peso del metal (g), corroído o electrodepositado en una solución
acuosa en un tiempo t (segundos), I = flujo de corriente (A), M = masa atómica del
metal (g/mol), n = número de electrones/átomo producido o consumido en el
proceso y F es la constante de Faraday, 96500 C/mol o 96500 A·s/mol.
A veces la corrosión acuosa uniforme de un metal se expresa en términos de
una densidad de corriente, i, o intensidad de corriente de corrosión, que se suele
dar en unidades A/cm2. Sustituyendo I por i·A, la ecuación se convierte en:
w = i·A·t·M / n·F (12.37)
donde i = densidad de corriente, A/cm2, y A = área en cm2, si el cm se usa de
longitud.
Nernst:
La ecuación de Nernst se utiliza para calcular el potencial de reducción de
un electrodo fuera de las condiciones estándar (concentración 1 M, presión de 1
atm, temperatura de 298 K ó 25 ºC).
La ecuación es la siguiente:
E es el potencial corregido del electrodo.
E el potencial en condiciones estándar (los potenciales se encuentran tabulados para diferentes reacciones de reducción).
R la constante de los gases.
T la temperatura absoluta (escala Kelvin).
n la cantidad de mol de electrones que participan en la reacción.
F la constante de Faraday (aproximadamente 96500 C/mol).
Ln(Q) es el logaritmo neperiano de Q que es el cociente de reacción.
Puesto que la mayoría de los fenómenos de corrosión metálica involucran
reacciones electroquímicas, es importante entender los principios de la operación
de un par (pila) galvánico electroquímico.
En una pila galvánica, llamamos ánodo al electrodo que se oxida y cátodo al
lugar donde tiene lugar la reducción. En el ánodo se producen electrones e iones
metálicos y como los electrones permanecen en el electrodo metálico, al ánodo se
le asigna polaridad negativa. En el cátodo se consumen electrones por lo que se le
asigna polaridad positiva.
PASIVIDAD:
Es la propiedad que presentan determinados metales y aleaciones de permanecer
prácticamente inertes en determinados medios en los cuales, de acuerdo con la
termodinámica, se deberían comportar como metales activos y, por tanto,
disolverse a través de un mecanismo de disolución electroquímica. Puede ser
consecuencia de la formación de una capa de óxidos de muy pequeño espesor
pero compacta, adherente y de muy baja porosidad que prácticamente aísla al
metal del medio. Así, la capa pasiva es una barrera formada por una capa de
productos de reacción, por ejemplo, un óxido metálico u otro compuesto que
separa al metal del medio que le rodea y reduce la velocidad de corrosión. A esta
teoría se le denomina, algunas veces, “teoría de la película de óxido”
POLARIZACION:
Es la variación de potencial por el paso de una densidad de corriente. es decir, el
cambio en el potencial de un electrodo a medida que la corriente fluye de o hacia
él.
Cuando un metal se corroe por el cortocircuito debido a la acción de celdas
galvánicas microscópicas, las reacciones netas de oxidación y reducción se
producen sobre la superficie del metal. Los potenciales de las regiones anódica y
catódica locales no son mayores en el equilibrio; lo que hacen es cambiar los
potenciales para alcanzar un valor intermedio constante de Ecorr.
El desplazamiento de los potenciales de electrodo desde sus valores de equilibrio
a un potencial constante de algún valor intermedio y la creación de un flujo de
corriente neta llamada polarización. Una curva de polarización es la
representación del potencial (E) frente al logaritmo de la densidad de corriente
(log(i)). La diferencia de potencial de polarización entre el ánodo y el cátodo es la
fuerza electromotriz (FEM) de la pila de corrosión. La corriente en el potencial de
corrosión (Ecorr), se define como corriente de corrosión (Icorr) del sistema.
esquema representativo de la corrosión bacteriana del hierro
Curvas de polarización en condiciones aireadas
Tipos de corrosión:
-Por erosión: es el efecto producido cuando el movimiento de un agente corrosivo
sobre una superficie de metal acelera sus efectos destructivos a causa del
desgaste mecánico. La corrosión por erosión tiene generalmente el aspecto de
pequeños hoyos lisos. El ataque puede también exhibir un patrón direccional
relacionado con la trayectoria tomada por el corroyente, al igual que por
movimientos sobre la superficie del metal. La corrosión por erosión prospera en
condiciones de alta velocidad, turbulencia, choque, etc. De manera frecuente,
aparece en bombas, mezcladores y tuberías, particularmente en curvas y codos.
Corrosión por erosion.
Ejemplo en codo de tubería.
-Intergranular: es un fenómeno corrosivo que sucede en los aceros inoxidables,
el mismo consiste en una decarburización del acero debido a un fenómeno
difusivo del carbono hacia los bordes de grano, en el proceso el carbono arrastra
átomos de cromo, lo cual hace que el acero pierda sus propiedades anticorrosivas.
Este fenómeno es característico de los aceros inoxidables, sin embargo se puede
presentar en otras aleaciones resistentes a la corrosión.
-Por Fisuras: es un fenómeno corrosivo que ocurre en espacios en los cuales el
acceso del fluido con el que se está trabajado en el medio ve limitada su difusión.
Estos espacios son llamados comúnmente como “rendijas”, también se les conoce
con el nombre que se les da en inglés, es decir, “crevices”. Ejemplos de rendijas
son los espacios y áreas de contactos entre piezas, en juntas o sellos, dentro de
cavidades, grietas y costuras.
corrosión por fisuras.
-Uniforme: Es aquella corrosión que se produce con el adelgazamiento uniforme
producto de la pérdida regular del metal superficial. Esta actúa uniformemente
sobre toda la superficie del metal.
ejemplo de corrosión uniforme.
-Por Picadura: es una forma de ataque corrosivo localizado que produce hoyos
pequeños agujeros en un metal. Este tipo de corrosión es muy destructivo para las
estructuras de ingeniería si provoca perforación del metal. Sin embargo, si no
existe perforación, a veces se acepta una mínima picada en los equipos de
ingeniería. Frecuentemente la picadura es difícil de detectar debido a que los
pequeños agujeros pueden ser tapados por los productos de la corrosión.
La picadura requiere un periodo de iniciación, pero una vez comenzada, los
agujeros crecen a gran velocidad. La mayoría de estas se desarrollan y crecen en
la dirección de la gravedad y sobre las superficies más bajas de los equipos de
ingeniería.
Los agujeros empiezan en aquellos lugares donde se produce un aumento local
de las velocidades de corrosión. Inclusiones, otras heterogeneidades estructurales
y heterogeneidades en la composición sobre la superficie del metal son lugares
comunes donde se inicia el agujero. Las diferencias entre las concentraciones de
iones y oxigeno crean celdas de concentración que también pueden ser el origen
de las perforaciones.
ejemplo de corrosión por picaduras.
Corrosión galvánica
Se define básicamente como el ataque y destrucción progresiva de un metal
mediante una acción química. La corrosión galvánica, que se caracteriza por su
poder destructivo, resulta de un fenómeno de electrólisis entre dos metales de
potencial eléctrico diferente que se hallan en contacto y en presencia de humedad
Es la más común de todas y se establece cuando dos metales distintos entre sí
actúan como ánodo uno de ellos y el otro como cátodo. Aquel que tenga el
potencial de reducción más negativo procederá como una oxidación y viceversa
aquel metal o especie química que exhiba un potencial de reducción más positivo
procederá como una reducción. Este par de metales constituye la llamada pila
galvánica. En donde la especie que se oxida (ánodo) cede sus electrones y la
especie que se reduce (cátodo) acepta los electrones.
Ya que la corrosión galvánica se presenta entre metales diferentes, para evitarla o
disminuirla considerablemente es recomendable usar metales del mismo tipo entre
conexiones.
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