LA SERIE ELECTROQUIMICAEligrey Navarro Julio, Cristian Camilo Serrato Wilmar Pasachoa Resumen Este artículo trata de mostrar los conceptos básicos de cinética de corrosión, por medio de una práctica en la cual se utilizan los conocimientos del estudio de algunas reacciones que ocurren en corrosión, las cuales son de oxido-reducción por medio de la serie electroquímica. Teniendo en cuenta la carga de un potencial de algún material, el cual realiza una fuerza externa para atraer una carga positiva unitaria que va en contra de la fuerza eléctrica. La finalidad de este artículo es medir experimentalmente algunos potenciales de algunos materiales metálicos, como por ejemplo acero, para así evidenciar la diferencia o comportamiento que se genera en cada material respecto a la solución utilizada y así poder comparar dicho potencial con el tabulado en las tablas de serie electroquímica. INTRODUCCIÓN La mayoría de elementos han sido ordenados con la serie electroquímica según la posibilidad que tienen de ceder electrones para producir desplazamiento electrónico. La capacidad de ceder electrones recibe el nombre de tensión electroquímica. El valor cero corresponde a la tensión electroquímica del hidrogeno. Hay elementos que tienen tensiones electroquímicas mayores que cero y otros, menores que cero. Este ordenamiento permite conocer cuando se producirá una reacción de desplazamiento de electrones. Cada elemento es capaz de ceder electrones a los iones de cualquier material que se encuentre “por debajo” de la serie electroquímica teniendo en cuenta que se presenta cuanto mayor es la diferencia de tensiones electroquímicas. La serie de potenciales o electroquímica (tensiones) es de gran utilidad, ya que permite determinar en qué sentido que hay en una reacción de oxido-reducción. OBJETIVOS Estudiar los conceptos de la serie electroquímica de los diferentes tipos de materiales. Analizar los efectos galvánicos encontrados en la experimentación. MATERIALES Y REACTIVOS Electrodo de acero al carbono 1020 y aluminio. Electrodo de referencia plata/cloruro de plata. Multímetro o potencioestato. Celda electroquímica Solución de NaCl al 3.5%. Beaker de 80 mL Porta electrodos PARTE EXPERIMENTAL Solución de agua destilada -Se preparo el electrodo de trabajo, que puede tener un acabado superficial de brillo especular. -Se armo la celda electroquímica ubicando el electrolito de agua destilada dentro del vaso de precipitado de 80 ml, posteriormente se coloco el porta electrodos en la boca del vaso, y se situó los electrodos en su respectivo lugar. -Se conectaron los cables de voltímetro a cada uno de los electrodos de manera correcta. -Se procedió a realizar la medición de diferencia de potencial durante media hora. -Se Registro lo observado durante la prueba. Solución de agua NaCl al 3.5% -Se preparo un electrodo de trabajo, que debe tener un acabado superficial de brillo especular. -se preparo una solución salina al 3,5% - Se armo la celda electroquímica ubicando el electrolito de agua destilada dentro del vaso de precipitado de 80 ml, posteriormente se coloco el porta electrodos en la boca del vaso, y se situó los electrodos en su respectivo lugar. -Se conectaron los cables al voltímetro a cada uno de los electrodos de manera correcta. -Se procedió a realizar la medición de diferencia de potencial durante media hora. -Se Registro lo observado durante la prueba. En esta práctica se realizo con dos soluciones, una de agua destilada y la otra de agua con NaCl al 3.5% en las cuales se situaron electrodos de acero 1020 y otro de aluminio y viceversa. RESULTADOS Para Acero 1020 Para el Aluminio AGUA DESTILADA(V) AGUA + NaCl al 3.5%(mV) -0.25 -23.8 -0.357 -30.4 -0.359 -40.3 -0.368 -48.5 -0.372 -52.9 -0.379 -53.4 Tabla 1. Medición practica de potenciales para Acero 1020 y el Aluminio respectivamente. Para el Aluminio Para Acero 1020 AGUA DESTILADA(V) AGUA + NaCl al 3.5%(mV) -0.150 -624 -0.104 -621 -0.074 -631 -0.061 -636 Tabla 2. Medición practica de potenciales para el Aluminio y Acero 1020 respectivamente. PREGUNTAS 1. ¿De los materiales utilizados durante la prueba, cual registró serie electronegativa más baja? ¿Qué fundamento frente a la corrosión existe? El aluminio, ya que es termodinámicamente muy reactivo, la capa pasivante lo protege de manera muy efectiva en contra de la corrosión a condiciones ordinarias. Para lograr la corrosión de este metal se requieren ácidos minerales o un determinado sobrepotencial electroquímico. Otro caso típico es el acero inoxidable. Como resultado de sus contenidos de cromo, esta aleación forma naturalmente una capa de óxido de algunos Angstrom de espesor y de esta forma queda protegido contra muchos agentes corrosivos, encontrando amplio uso en la industria y la vida diaria. 2. ¿Cuál es la reacción de corrosión para el acero? Principio de corrosión por oxigeno Fe Fe 2+ + 2e - ½ O 2 + H 2 O + 2e - 2OH - Fe+1/2 O 2 + H 2 O Fe(OH) 2 2Fe (OH) 2 + ½ O 2 2FeO(OH) + H 2 O Corrosión ácida Fe Fe 2+ + 2e - 2H + + 2e - H 2 Fe + 2H + Fe 2 + + H 2 3. ¿Se generaron cambios superficiales después de realizada la prueba? ¿Sí o no? ¿Por qué? No eran tan visibles pero en cierta forma el potencial aplicado, sumado al acido pueden generar desprendimientos de electrones del material. 4. ¿Qué diferencias se evidenciaron entre el desarrollo de las pruebas con agua destilada y una solución salina? El agua destilada es desionizada por lo tanto es un buen conductor de electrones con 0,9 % de cloruro de sodio. El acido a diferencia del agua destilada, aporta más desgaste a los electrodos porque en general el acido vuelve pobre al electrónicamente al electrodo. 5. Entre el electrodo de referencia Ag/AgCl y uno Cu/CuSO4 ¿Cuál es el más indicado para formar una celda electronegativa en una solución salina? El Ag/AgCl en algún punto se saturara de iones por su buena conductividad; pero el Cu/CuSO4 posee una menor conductividad, permitiendo un buen flujo ánodo- cátodo. 6. El área de los electrodos ¿tiene alguna influencia en el proceso de deterioro de los materiales? El área del electrodo afecta a la velocidad de deterioro del metal, a mayor área menor desgaste. 7. ¿Qué importancia tiene la termodinámica en el proceso de corrosión? Tenga en cuenta el diagrama de Pourbaix para el estudio termodinámica de la corrosión. La importancia de la termodinámica en el proceso de corrosión, es que ésta nos indica si la reacción es favorable, es decir ∆G = -nFE < 0 o no para que ocurra la corrosión, utilizando los diagramas de Pourbaix como ayuda para determinar los limites de estabilidad de un metal. CONCLUSIONES Con la práctica realiza se pudo concluir los siguientes aspectos: En Ph bajos el aluminio se protege. El electrodo de Ag/AgCl es utilizado en agua de mar, a diferencia del electrodo de Cu/CuSO4 que se utiliza en agua fresca. Siempre que se midan potenciales, hay que referenciar con respecto a que a electrodo se midió. Entre más positivo sea el potencial mejor es el estado del metal. INFOGRAFÍA https://www.google.com.co/url? sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source =web&cd=1&ved=0CC0QFjAA &url=http%3A%2F%2Fes.scrib d.com%2Fdoc%2F54211466% 2FCurso-de-Corrosion-Basico- NACE- Espanol&ei=NBqGU_OkD4jjsA S1sIKQBA&usg=AFQjCNF01r VeOXitEOjS65pqiBUC22ZvaQ &sig2=RL59BH7Zg86A9pqGcJ pPqQ ANEXOS Fig. 1 Fig. 2 Fig 1 y fig 2: Montaje de la celda electroquímica.