Análisis critico cap. 2

y 3

Realizado por:

Sinaí Rosas Medina.

C.I.24719757 (Ing. Química)

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.