¿Qué es la corrosión?

Las reacciones químicas se pueden encontrar en todas partes a nuestro alrededor, desde el metabolismo de los alimentos de nuestro cuerpo hasta cómo se produce la luz que recibimos del sol a través de reacciones químicas. Es crucial comprender los cambios físicos y químicos antes de comenzar con las reacciones químicas. El mejor ejemplo de cambio físico y químico es una vela encendida.

Toma una vela y ponla sobre la mesa. Podemos ver cómo la vela se convierte en cera a medida que pasa el tiempo. La vela se apagará si la tapas con un frasco. La combustión de la vela es un cambio químico, mientras que la conversión de la vela en cera es un cambio físico en la demostración. Un cambio físico da como resultado principalmente un cambio en el estado de la sustancia, mientras que un cambio químico da como resultado principalmente la formación de una nueva sustancia en la que se libera o se absorbe energía. Como resultado, podemos deducir que los cambios químicos van seguidos de modificaciones físicas.

¿Qué es la corrosión?

Uno de los fenómenos más típicos que vemos en nuestra vida diaria es la corrosión. Probablemente hayas visto que con el tiempo, algunos objetos de hierro se cubren con una capa de color naranja o marrón rojizo. Esta capa se forma como resultado de una reacción química conocida como oxidación, que es un tipo de corrosión.

La corrosión es el proceso por el cual los metales refinados se transforman en compuestos más estables como rusts metálicos, sulfuros metálicos e hidrrusts metálicos. El desarrollo de rusts de hierro se produce como resultado de la acción de la humedad del aire y el oxígeno sobre el hierro. La corrosión es comúnmente considerada como un mal fenómeno ya que compromete las buenas características del metal. 

El hierro, por ejemplo, es reconocido por su resistencia a la tracción y rigidez (especialmente aleado con algunos otros elementos). La oxidación, por otro lado, hace que los artículos de hierro se vuelvan quebradizos, escamosos y estructuralmente defectuosos. La corrosión es un proceso electroquímico porque generalmente involucra interacciones redox entre el metal y ciertos agentes atmosféricos como el agua, el oxígeno y el dirust de azufre, entre otros.

¿Todos los metales se corroen?

Los metales con una serie de reactividad mayor, como el hierro y el zinc, se corroen rápidamente, mientras que los metales con una serie de reactividad menor, como el oro, el platino y el paladio, no se corroen. La razón de esto es que la corrosión requiere la oxidación de los metales. La tendencia a oxidarse disminuye a medida que avanzamos en la serie de reactividad (los potenciales de oxidación son muy bajos). Curiosamente, aunque es reactivo, el aluminio no se corroe como otros metales. Esto se debe al hecho de que el aluminio ya está cubierto con una capa de rust. Está protegido de una mayor corrosión por esta capa de rust de aluminio.

Factores que afectan la corrosión:

• Los metales están expuestos a gases como CO ₂ , SO ₂ y SO ₃ en el aire.
• Los metales están expuestos a la humedad, particularmente al agua salada (que aumenta la tasa de corrosión).
• Están presentes impurezas como la sal (p. ej., NaCl).
• Temperatura: A medida que aumenta la temperatura, también lo hace la tasa de corrosión.
• La naturaleza de la primera capa de rust que se forma: algunos rusts, como el Al ₂ O ₃ , generan una capa protectora insoluble que puede evitar una mayor corrosión. El rust, por ejemplo, se desmorona fácilmente y expone el resto del metal.
• Presencia de ácido en la atmósfera: los ácidos tienen la capacidad de acelerar el proceso de corrosión.

Tipos de corrosión

Los siguientes son los tipos de tipos de corrosión:

1. Corrosión por grietas: un tipo limitado de corrosión conocida como corrosión por grietas puede ocurrir siempre que haya una diferencia en la concentración iónica entre dos ubicaciones locales cualesquiera de un metal. Las juntas, la parte inferior de las arandelas y las cabezas de los pernos son lugares donde puede ocurrir corrosión por grietas. La corrosión por grietas ocurre en todos los grados de aleaciones de aluminio y acero inoxidable, por ejemplo.
2. Agrietamiento por corrosión bajo tensión: La corrosión debida a la tensión SCC se refiere a la rotura del metal como resultado del ambiente corrosivo y la tensión de tracción ejercida sobre él. Sucede mucho cuando hace calor. En una solución de cloruro, el agrietamiento por corrosión bajo tensión del acero inoxidable austenítico es un ejemplo.
3. Corrosión intergranular: La presencia de contaminantes en los límites de grano que separan el grano generado durante la solidificación de la aleación metálica provoca corrosión intergranular. El agotamiento o el enriquecimiento de la aleación en estos límites de grano también pueden causarlo. IGC, por ejemplo, tiene un impacto en las aleaciones a base de aluminio.
4. Corrosión galvánica: la corrosión galvánica puede ocurrir cuando se desarrolla un contacto eléctrico entre dos metales que son electroquímicamente diferentes y se encuentran en un entorno electrolítico. Describe la descomposición de uno de estos metales en una junta o unión. La degradación que ocurre cuando el cobre entra en contacto con el acero en un ambiente de agua salada es un buen ejemplo de esta forma de corrosión. Cuando el aluminio y el acero al carbono se unen y se sumergen en agua de mar, el aluminio se corroe más rápido mientras que el acero está protegido.
5. Corrosión por picadura: La corrosión por picadura es impredecible e impredecible, por lo que es difícil de detectar. Se considera una de las formas más peligrosas de corrosión. Comienza en un solo lugar y progresa hasta la producción de una celda de corrosión rodeada por la superficie metálica regular. Una vez establecido, el ‘Pit’ continúa desarrollándose y puede tomar una variedad de formas. El hoyo erosiona progresivamente el metal de la superficie en una dirección vertical, lo que eventualmente conduce a una falla estructural si no se aborda. Considere una gota de agua sobre una superficie de acero; las picaduras comenzarán cerca del centro de la gota de agua (sitio anódico).
6. Corrosión uniforme: este es el tipo de corrosión más frecuente, en el que el medio ambiente ataca la superficie del metal. El grado de oxidación se puede ver claramente. Este tipo de corrosión tiene un impacto mínimo en el rendimiento del material. Una pieza de zinc o acero sumergida en ácido sulfúrico diluido normalmente se disolvería a una velocidad constante en toda su superficie.

Ejemplos de corrosión y reacciones

Estos son algunos ejemplos comunes de corrosión, que normalmente se encuentran en los metales.

• Corrosión de Cobre

Cuando el cobre metálico se expone al medio ambiente, se combina con el oxígeno del aire para producir rust de cobre (I), que es una sustancia de color marrón rojizo.

2 Cu + 1/2 O ₂ → Cu ₂ O

Cu ₂ O se oxida aún más para generar CuO, que es de color negro.

Cu2O + ₁ /2O2 → _2CuO

CuO interactúa con CO ₂ , SO ₃ y H ₂ O en el medio ambiente para producir Cu ₂ (OH) ₂ (malaquita), un mineral azul, y Cu ₄ SO ₄ (OH) ₆ (brochantita), un mineral verde. El color del revestimiento de cobre de la Estatua de la Libertad, que se ha vuelto azul verdoso, es un buen ejemplo de ello.

• Deslustre de plata

La plata se combina con el azufre del aire para formar sulfuro de plata (Ag ₂ S), que es una sustancia oscura. La plata expuesta reacciona con el H ₂ S en el medio ambiente, que está presente debido a algunos procesos industriales, para generar Ag ₂ S.

2Ag + H ₂ S → Ag ₂ S+ H ⁺ ₂

• Corrosión del hierro (oxidación)

Cuando el hierro entra en contacto con el aire o el agua, se produce la oxidación, que es la ocurrencia más típica. La reacción se asemeja a la de una celda electroquímica normal. El hierro metálico pierde electrones y se convierte en Fe ²⁺ en este proceso (esto podría considerarse como la posición del áNode). Los electrones que se pierden viajarán al lado opuesto e interactuarán con los iones H+. Los iones H+ son emitidos a la atmósfera por H ₂ O o H ₂ CO ₃ (esto podría considerarse como la posición del cátodo).

H ₂ O ⇌ H ⁺ + OH ^–

H ₂ CO ₃   ⇌ 2H ⁺ + CO ₃ ²

Prevención de la corrosión

La corrosión se puede prevenir de varias maneras. Vamos a repasar algunos de los más populares a continuación.

1. Galvanoplastia: Es un método basado en la electrólisis que recubre un metal (I) con una capa delgada de otro metal (II). El nuevo revestimiento metálico protege el metal (I) de la corrosión de esta manera. El metal (I) (metal a recubrir) se usa como áNode y el metal (I) (metal a recubrir) se usa como cátodo en este procedimiento. El metal ‘I’ está conectado al terminal negativo, mientras que el metal ‘II’ está conectado al terminal positivo. Cuando se aplica electricidad a estos dos electrodos, se produce oxidación en el áNode, lo que da como resultado la disolución de los iones de metal II en el electrolito. En el cátodo, estos iones de metal II disueltos se reducen, lo que da como resultado un recubrimiento sobre el metal I. El cobre, el níquel, el oro, la plata, el zinc y otros metales se utilizan a menudo como áNodes.
2. Protección catódica: el metal base está conectado a un metal de sacrificio que se corroe en lugar del metal base en este procedimiento. Este metal de sacrificio (que es más reactivo que el metal base) liberará electrones y, como resultado, se oxidará. Los iones producidos como resultado de este proceso participan en reacciones de corrosión, preservando el metal base.
3. Galvanización: Este procedimiento consiste en aplicar una fina capa de zinc al hierro. En la mayoría de los casos, esto se logra sumergiendo el hierro en zinc fundido. Como resultado, la capa de zinc protege el hierro contra la corrosión.
4. Pintura y engrase: aplicar una capa de pintura o grasa al metal puede evitar que entre en contacto con el mundo exterior, evitando la corrosión.
5. Uso de inhibidores de corrosión: Los inhibidores de corrosión son sustancias que, cuando se introducen en un entorno corrosivo, reducen la tasa de corrosión.
6. Utilice el material adecuado: la corrosión también se puede evitar seleccionando el material adecuado. El aluminio y el acero inoxidable, por ejemplo, son extremadamente resistentes a la corrosión.

Problemas de muestra

Pregunta 1: ¿Qué entiendes por Corrosión?

Responder:

La corrosión es el proceso por el cual los metales refinados se transforman en compuestos más estables como rusts metálicos, sulfuros metálicos e hidrrusts metálicos. El desarrollo de rusts de hierro se produce como resultado de la acción de la humedad del aire y el oxígeno sobre el hierro. La corrosión es comúnmente considerada como un mal fenómeno ya que compromete las buenas características del metal. El hierro, por ejemplo, es reconocido por su resistencia a la tracción y rigidez (especialmente aleado con algunos otros elementos).

La oxidación, por otro lado, hace que los artículos de hierro se vuelvan quebradizos, escamosos y estructuralmente defectuosos. La corrosión es un proceso electroquímico porque generalmente involucra interacciones redox entre el metal y ciertos agentes atmosféricos como el agua, el oxígeno y el dirust de azufre, entre otros.

Pregunta 2: ¿Cuáles son los factores que afectan la corrosión?

Responder:

Los factores que afectan la corrosión son los siguientes:

• Los metales están expuestos a gases como CO2, SO2 y SO3 en el aire.
• Metales expuestos a la humedad, particularmente al agua salada (que aumenta la tasa de corrosión).
• Están presentes impurezas como la sal (p. ej., NaCl).
• A medida que aumenta la temperatura, también lo hace la tasa de corrosión.
• La naturaleza de la primera capa de rust que se forma: algunos rusts, como el Al2O3, generan una capa protectora insoluble que puede evitar una mayor corrosión. El rust, por ejemplo, se desmorona fácilmente y expone el resto del metal.
• Presencia de ácido en la atmósfera: los ácidos tienen la capacidad de acelerar el proceso de corrosión.

Pregunta 3: ¿Qué sucederá cuando el metal de cobre se exponga al medio ambiente?

Responder:

Cuando el cobre metálico se expone al medio ambiente, se combina con el oxígeno del aire para producir rust de cobre (I), que es una sustancia de color marrón rojizo.

2 Cu + 1/2 O ₂ → Cu ₂ O

Cu ₂ O se oxida aún más para generar CuO, que es de color negro.

Cu2O + ₁ /2O2 → _2CuO

Pregunta 4: ¿Qué pasará cuando el hierro entre en contacto con el aire o el agua?

Responder:

Cuando el hierro entra en contacto con el aire o el agua, se produce la oxidación, que es la ocurrencia más típica. La reacción se asemeja a la de una celda electroquímica normal.

El hierro metálico pierde electrones y se convierte en Fe ²⁺ en este proceso (esto podría considerarse como la posición del áNode). Los electrones que se pierden viajarán al lado opuesto e interactuarán con los iones H+. Los iones H+ son emitidos a la atmósfera por H ₂ O o H ₂ CO ₃ (esto podría considerarse como la posición del cátodo).

H ₂ O ⇌ H ⁺ + OH ^–

H ₂ CO ³ ⇌ 2H ⁺ + CO ₃ ²

Pregunta 5: ¿Qué pasará cuando la Plata se combine con el Azufre en el aire?

Responder

La plata se combina con el azufre del aire para formar sulfuro de plata (Ag ₂ S), que es una sustancia oscura. La plata expuesta reacciona con el H ₂ S en el medio ambiente, que está presente debido a algunos procesos industriales, para generar Ag ₂ S.

2Ag + H ₂ S → Ag ₂ S+ H ⁺ ₂

Pregunta 6: ¿Cómo evita que los metales se corroan?

Responder:

La prevención de la corrosión es crítica para evitar pérdidas significativas. Los metales constituyen la mayoría de las estructuras que empleamos. Los puentes, los automóviles, las máquinas y los artículos para el hogar, como rejillas para ventanas, puertas y vías férreas, son ejemplos. Galvanoplastia, galvanización, pintura y lubricación, y el uso de inhibidores de corrosión son solo algunos de los métodos populares para prevenir la corrosión.