Oxidación
de metales con soluciones salinas/azufre
Juan Felipe Narváez López (41121017), Lizeth Natalia
Vergara Alzate (41121008).
Ingeniería Industrial,
Facultad de Ingeniería, Fundación Universitaria de Popayán, sede los Robles,
Popayán Colombia.
RESUMEN
En
este experimento se procedió a oxidar placas de diferentes metales como zinc,
aluminio, cobre y magnesio, con el fin de observar la rapidez de oxidación que
presentaba cada metal y realizar un posterior análisis y terminar en
conclusiones.
en este experimento se usaron soluciones
de sal de cocina o sal común, sal marina y azufre, para oxidar los metales,
también fue necesario contar con recipientes transparentes para facilitar la
observación de las placas, también fue necesario contar con atomizadores para
rociar constantemente las placas con las diferentes soluciones y también fue
necesario mantener los recipientes tapados para que el ambiente dentro del
recipiente se impregnara de la solución.
Palabras
clave: metal, oxidación, corrosión, solución.
ABSTRAC
In this experiment
proceeded to oxidize plates of different metals such as zinc, aluminum, copper
and magnesium in order to observe the speed of presenting each metal oxidation
and perform further analysis and conclusions finish.
were used in this
experiment cooking salt solution or common salt, sea salt and sulfur, to
oxidize the metals, was also clear containers needed to facilitate observation
of the plaques was also needed constantly spray atomizers plates with different
solutions and it was also necessary to maintain the containers for which the
environment inside the container of the solution permeate.
Keywords:
metal, rust, corrosion, solution.
INTRODUCCIÓN
Se llama metales a los elementos químicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la electricidad. Poseen alta densidad y son sólidos en temperaturas normales
(excepto el mercurio); sus sales forman iones electropositivos (cationes) en disolución. La oxidación es una
reacción química donde un metal o un no metal cede electrones, y por tanto
aumenta su estado de oxidación. La
corrosión es una reacción química (oxido-reducción) en la que intervienen 3 factores: la
pieza manufacturada, el ambiente y el agua, o por medio de una reacción electro
química.
Los factores más
conocidos son las alteraciones químicas de los metales a causa del aire, como
la herrumbre del hierro y el acero o la formación de
pátina verde en el cobre y sus aleaciones (bronce, latón).
El fin de este experimento, es identificar que sustancias
oxidan más rápido y que metales se oxidan más rápidamente.
MARCO TEORICO
La corrosión se define como el deterioro de un
material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. De manera
más general, puede entenderse como la tendencia general que tienen los
materiales a buscar su forma más estable o de menor energía interna. Siempre
que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica (oxidación), la
velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, de
la salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los
metales en cuestión. Otros materiales no metálicos también sufren corrosión
mediante otros mecanismos. La corrosión puede ser mediante una reacción química
(óxido-reducción) en la que intervienen dos factores:
·
El ambiente o por medio de una reacción
electroquímica.
·
La pieza manufacturada
Los
factores más conocidos son las alteraciones químicas de los metales a causa del
aire, como la herrumbre del hierro y el acero o la formación de pátina verde en
el cobre y sus aleaciones (bronce, latón). Sin embargo, la corrosión es un
fenómeno mucho más amplio que afecta a todos los
materiales (metales, cerámicas, polímeros, etc.) y todos los ambientes (medios
acuosos, atmosfera, alta temperatura, etc.).
Es un problema industrial importante, pues puede causar
accidentes (ruptura de una pieza) y, además, representa un costo importante, ya
que se calcula que cada pocos segundos se disuelve 5 toneladas de acero en el
mundo, procedentes de unos cuantos nanómetros o picómetros, invisibles en cada
pieza pero que, multiplicados por la cantidad de acero que existe en el mundo,
constituyen una cantidad importante. La corrosión es un campo de las ciencias
de materiales que invoca a la vez nociones de química y de física
(físico-química).
TIPOS DE
CORROSIÓN
·
Corrosión
Uniforme:
La corrosión uniforme o general tiene como
particularidad desarrollarse con la misma rapidez a lo largo de toda la
superficie, y puede describirse como la corrosión causada por un ácido en un
medio acuoso, cuyas propiedades protectoras sean mínimas. Este tipo de
corrosión permite ser medida en valores promedios anuales, en largos tramos de
superficies expuestas.
·
Corrosión por
picadura: Se denomina así al tipo de ataque local formado cuando
la velocidad de la corrosión es mayor en unas zonas comparadas con otras. Si se
produce ataque apreciable confinado en un área fija del metal relativamente
pequeña, la cual se convierte en ánodo, En ocasiones se expresa la profundidad
de las picaduras por el término factor de picadura. Este factor es la relación
de la penetración máxima producida en el metal a la penetración media
determinada por la pérdida de peso de la muestra.
·
Corrosión por
Cavitación: Es la formación y colapso de burbujas de vapor en la
superficie de contacto dinámico metal-líquido, como consecuencia de los cambios
en las presiones del líquido. Ocurre cuando el valor de la presión absoluta del
fluido es menor a la presión de vaporización del mismo. Los objetos metálicos
vecinos sufren daños mecánicos debido a las repetidas ondas de choque
producidas por el colapso de las burbujas dentro del fluido.
·
Corrosión
Intergranular: Es un tipo de ataque producido en los espacios limitantes de
los granos de un metal y produce pérdida de la resistencia mecánica y de la
ductilidad. Este ataque suele ser, con frecuencia, rápido.
Corrosión Galvánica: La corrosión galvánica o bimetálica es el
resultado de la exposición de dos metales distintos en el mismo ambiente, y más
notable cuando están conectados eléctricamente en forma directa; Este tipo de corrosión depende del potencial
o tendencia a la corrosión de los metales expuestos, de la mayor o menor cercanía
entre los mismos, de la conductividad del ambiente donde se encuentran y del
área de contacto.
·
Corrosión por
Fatiga: Este tipo de corrosión ocurre si un metal se agrieta cuando
está sujeto a repetidos esfuerzos de tracción. La resistencia a la fatiga de un
metal será significativamente menor cuanto menor sean los esfuerzos cíclicos en
un ambiente corrosivo.
PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN
1. Dentro de las medidas utilizadas industrialmente para
combatir la corrosión están las siguientes:
2. Uso de materiales de gran pureza.
3. Presencia de elementos de adición en aleaciones,
ejemplo aceros inoxidables.
4. Tratamientos térmicos especiales para homogeneizar
soluciones sólidas, como el alivio de tensiones.
5. Inhibidores que se adicionan a soluciones corrosivas
para disminuir sus efectos.
6. Un
roció interno de cobre para la adhesión del recubrimiento al acero Una capa
intermedia de níquel para una buena resistencia a la corrosión
7.
Una
delgada capa de cromo, principalmente para el aspecto 3.1.2 Recubrimientos
inorgánicos.- (cerámicas y vidrio) Es preferible que el acero sea recubierto
por un cerámico para obtener un acabado durable y liso. Lo general es con una
cubierta de porcelana compuesta por una delgada capa de vidrio fundido en la
superficie del metal de manera que este recubrimiento quede bien adherido.
RECUBRIMIENTOS ORGÁNICOS: Las
pinturas, barnices, lacas y muchos otros materiales poliméricos orgánicos se
utilizan comúnmente para proteger metales contra el ambiente corrosivo. Ofrecen
barreras delgadas, resistentes y durables. De acuerdo con el peso, el uso de
recubrimientos orgánicos protege más a los metales contra la corrosión de
cualquier otro método. Es necesario tener cuidado de no aplicar recubrimientos
orgánicos en casos donde el metal este expuesto a un ambiente de corrosión muy
agresivo, y que la película pueda ser atacada rápidamente y se agriete
provocando la corrosión.
MÉTODOS
CONTRA LA CORROSIÓN
Las
medidas más importantes para el control de la corrosión, se toman desde el
diseño mismo del equipo, en la selección de los materiales de construcción más
apropiados y en las características más convenientes del propio diseño. De
manera adicional con enfoques particularmente a la operación de planta los
métodos generales que se aplican son:
Métodos
electroquímicos: Se basan en el uso
de corrientes naturales galvánicas o extremadamente aplicadas, que polarizan el
metal a proteger, llevando a condiciones de impunidad o de pasividad. Estos son
la protección catódica y anódica.
Métodos de barrera física: Tienden a
evitar permanentemente el contacto metal-ambiente mediante la aplicación de
recubrimientos; cuyo éxito dependerá de sus propiedades mecánicas, químicas y
electroquímicas en un ambiente dado Métodos que disminuyen la agresividad del
medio corrosivo. Mediante la adicción de sustancias inhibidores la corrosión,
las cuales reducen la probabilidad y/o la velocidad de las reacciones del metal
con su ambiente.
CONTROL
DE LA CORROSIÓN
Como ya quedo establecido, la corrosión es
inevitable. Los métodos generales de protección de metales para el control de
la corrosión se basan en los cuales en forma breve, se anuncian a continuación.
Modificación de los potenciales eléctricos
existentes los metales que disminuyen y mantengan bajo control la velocidad de
corrosión del metal. Provocar la formación de un oxido protector en la
superficie del metal, ya sea mediante un proceso electrolítico como el
anodizado del aluminio o mediante la alineación adecuada con otros metales,
siendo el caso típico de esto último la alineación del cromo al acero
inoxidable. Creación de una barrera física protectora del metal, base que los aislé del medio
ambiente. Comprende todo tipo de recubrimientos: metálicos, nucleado y
galvanizado. Alteración del medio ambiente y en ocasiones de la superficie metálica
que disminuya la rapidez de la corrosión; mediante el uso de compuestos
químicos específicos o inhibidores de la corrosión.
MATERIALES
·
Recipiente y varillas de vidrio
·
Dos tarros de gaseosa
·
Nilón
·
Becker
·
Sal marina
·
Sal de cocina
·
Azufre
·
3 laminas de zinc
·
3 laminas de cobre
·
3 laminas de aluminio
·
3 laminas de magnesio
·
3 frascos atomizadores
·
Agua
ANÁLISIS
A
continuación haremos un análisis de cada lámina con su respectiva reacción:
·
Cobre
bajo solución de sal marina: se pueden observar
betas de color verdosas por toda la placa, también se puede notar
debilidad en la lamina (se dobla con facilidad)
·
Cobre
bajo solución de azufre: se observan grandes betas de oxido por toda la placa
café-amarillento y negro, que cubre el 70% de la lamina, y presenta un poco de
debilidad.
·
Cobre
bajo solución de sal de cocina: se observan pocos puntos de color verde y
amarillo distribuidos por la placa, pero sigue presentando dureza.
·
Zinc
bajo solución de sal marina: se observa dos manchas de color café en la parte
superior de la lámina, la placa sigue estando dura.
·
Zinc
bajo solución de azufre: se observa muy poca oxidación en las puntas por donde
fue cortada, la placa sigue estando dura.
·
Zinc
bajo solución de sal de concina: se observa una pequeña mancha en uno de los
extremos, no presenta más oxidación, la placa sigue presentando alta dureza.
·
Aluminio
bajo solución de sal marina y sal de cocina: presenta alto grado de oxidación
tanto con sal de cocina como con sal marina, se observan gran cantidad de
manchas de color café amarillento, las placas presenta maleabilidad.
·
Aluminio
bajo solución de azufre: se observan
pequeños pigmentos de color café claro, la placa presenta maleabilidad.
·
Magnesio
bajo solución de sal de marina: presenta corrosión en la porción baja donde se acento la sal, no
presenta manchas.
·
Magnesio
bajo solución de sal de cocina y azufre: no se presento oxidación ni corrosión.
Nota: como se puede observar en el video,
al prender fuego en la lámina de magnesio reacciona y produce una llama de
color amarilla incandescente que al consumir la placa produce un polvo blanco,
a esto se le denomina oxido de magnesio 
.
CONCLUSIONES
·
La
corrosión es el ataque del medio a los metales.
·
Los
metales tienen diferentes resistencias a la corrosión y oxidación.
·
Los
metales reaccionan en varias formas ante los factores de la corrosión.
·
Los
principales factores de corrosión son el oxigeno los ácidos el agua y el
azufre.
·
No
todos los metales presentan corrosión.
·
Es
relativamente fácil y rápido que un material se oxide al menos en una primera
capa.
·
Entre
los metales utilizados, el cobre es uno de los metales que mas se oxida.
·
El
aluminio se oxida mucho más rápido con las sales, en especial con la sal
marina.
·
El
zinc presenta mayor resistencia a la oxidación.
·
El
cobre se torna maleable cuando presenta un grado de oxidación alto.
·
El
magnesio solo presento corrosión al contacto con sal marina.
BIBLIOGRAFÍA
·
Demnald R. Askeland, Pradeep P. Plulé
"Ciencia e Ingeniería en los materiales", cuarta edición, Ed.
Prentice hall, 1998, México, pag 967.
·
Ensayos
de corrosión- F. A. Champion y Fundamentos de la ciencia e ingeniería de
materiales- William F. Smith y Javad Hashemi.
·
http://www.monografias.com/trabajos82/corrosion-materiales/corrosion-materiales.shtml
