Entrega Final Quimica

Y L A T E M N U E D N Ó I S O R R O C L A I C N E T O P

ACTIVIDAD

MILTON LEANDRO BLANDON MILTON RODRÍGUEZ NELSON CRUZ OSPINA MOISES DANIEL LAITON GUERRERO NATHALIA SAAVEDRA MÓNICA LILIANA LADINO RODRÍGUEZ

Politécnico Grancolombiano Proyecto de Química

Contenido INTRODUCCIÓN ......................................................................................2 JUSTIFICACIÓN.......................................................................................2 OBJETIVOS...............................................................................................3 OBJETIVOS ESPECIFICOS....................................................................3 DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD ..........................................................4 1. Collage de las fotos de la actividad 1 participantes del grupo.........4 2. Para que sirve y como se maneja el diagrama de Pourbaix................5 2. 1 Para que sirve!............................................................................5 2. 2 C"mo se maneja el diagrama de Pourbaix!.................................# 2. 3 Porque es importante!.................................................................# 2. 4 $i usted %es& fuera el ingeniero de mantenimiento de una planta y tiene problemas de corrosi"n' le ser(a )til este diagrama!. .# 3. *eniendo en cuenta el +iagrama Pourbaix del ,ierro en el sistema agua -,ierro 25 indique las regiones que indican cada uno de los colores y as( mismo las reacciones que se producen y/o cambios de estado del 0ierro que indican cada una de las letras presentes en este diagrama........................................................................................... 4. Cuadro de las regiones del diagrama Paurbaix del 0ierro y prctica de laboratorio. egi"n e inuencia tienen el p0 y agente oxidante sobre el material metlico de la puntilla............................................................ 5. Cul es la relaci"n del p0' en los procesos de oxidaci"n de los metales!.............................................................................................6 Concepto de p0........................................................................................6 p0 es el logaritmo de la concentraci"n de iones 07' en el proceso se ,allan involucrados las reacciones de desprendimiento de ,idrogeno.....6 #. 8xperiencia personal este experimento' aprendi9ajes' an:cdotas' etc...........................................................................................................11 CONCLUSIONES....................................................................................13 BIBLIOGRAFIA .......................................................................................14

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INTRODUCCIÓN

8l diagrama de Pourbaix fue creado en 163' por el qu(mico ;elga llamado
JUSTIFICACIÓN 8l proyecto brinda la oportunidad de recopilar datos y llegar a la conclusi"n que aunque se tomen todas las medidas de prevenciones posibles= no se puede impedir la p:rdida completa de metales por corrosi"n' teniendo en cuenta que el diagrama de Pourbaix es una buena ,erramienta que genera informaci"n para tomar las medidas necesarias en caso de presencia de la corrosi"n y evitar da>os y posibles p:rdidas millonarias.

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OBJETIVOS 1 ?prender a manejar e interpretar los datos en un diagrama de Pourbaix. ! @tili9ar las ,erramientas a favor para determinar de forma acertada las 9onas de inmunidad' corrosi"n y pasividad de un metal en un medio determinado. " $aber cules son las ventajas y desventajas del diagrama de Pourbaix' usndolo como ,eramienta de manera practica en la industria.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

1 Construir los diagramas de Pourbaix' a partir de los datos potenciales de reducci"n estndar' de las especies implicadas. ! @tili9ar los diagramas de Pourbaix para predecir la tendencia termodinmica de los metales a pasivos' corrosi"n por oxidaci"n' o permanecer inactivados' en funci"n del medio y el P0.

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DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD 1

Co##$%e de #$& 'oto& de #$ $(ti)id$d 1 *$+ti(i*$nte& de# %+,*o

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!

P$+$ -,e &i+)e . (o/o &e /$ne0$ e# di$%+$/$ de Po,+$i2

8l diagrama de Pourbaix' es una representaci"n grAca ordenada en funci"n del p0= para un metal con condiciones termodinmicas usualmente agua a 25C. 8l diagrama tiene en cuenta los equilibrios qu(micos y electroqu(micos y deAne el dominio de estabilidad para el electr"lito %normalmente agua&' el metal y los compuestos relacionados' como los "xidos' ,idr"xidos e ,idruros. 2. 1

Para que sirve!

8stos diagramas son )tiles en el campo de la corrosi"n' en el campo de la electrolisis industrial' recubrimientos. 8lectro reAnado' electroB obtenci"n de los metales' celdas el:ctricas' tratamiento de aguas e ,idrometalurgia etc. tiles en el estudio del comportamiento frente a la corrosi"n de materiales metlicos' permiten predecir las 9onas de inmunidad' corrosi"n y pasivaci"n de un metal en un medio agresivo determinado. ?dicionalmente a esto' los diagramas de Pourbaix pueden ser utili9ados para predecir la direcci"n espontanea de reacciones' ,acer una estimaci"n acertada de la estabilidad y composici"n de aquellos productos que presentan corrosi"n' tambi:n predecir los cambios ambientales que evitan o reducen la corrosi"n. ?s( mismo estos diagramas presentan ciertas desventajas y limitaciones' tales como la incapacidad de predecir la velocidad de una reacci"n' ya que solo estas representan condiciones de equilibrio.
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2. 2 C"mo se maneja el diagrama de Pourbaix! 8l eje ,ori9ontal es la etiqueta de p0 para el registro de funci"n de la concentraci"n de iones del ,idr"geno. Das l(neas de los iones se dibujan en una unidad %alrededor de 1 <& y representan el equilibrio de la concentraci"n. Das l(neas adicionales se pueden sacar para otras concentraciones' como el' 1EB3 < o 1EB# <. 8l eje vertical se denomina 8, para el potencial de voltaje con respecto al electrodo estndar de ,idr"geno %$08&' es calculada por la ecuaci"n de Fernst. Da G,G signiAca ,idr"geno' aunque normalmente se pueden utili9ar otros elementos. Cuando aparece con tra9ado discontinuo Ano indican un equilibrio entre dos especies solubles= cuando aparecen dos l(neas discontinuas gruesas se>aladas como HaI y HbI' representan el equilibrio de descomposici"n del agua con desprendimiento de ox(geno e ,idr"geno. Da regi"n entre las dos l(neas representa una 9ona donde el agua es estable con respecto al ox(geno y al ,idr"geno. Por encima de la l(nea HaI %condiciones oxidantes&' el agua se descompone por desprenderse ox(geno en forma de gas. Por debajo de la l(nea HbI %condiciones reductoras&' el agua se descompone por desaparecer los protones en forma de ,idr"geno gaseoso. 1

Porque es importante!

8s importante para determinar el equilibrio de las reacciones porque dependen de un potencial el:ctrico que ,ace mover los electrones tambi:n la acides del medio ambiente= es importante para saber o determinar el estado en que se encuentra una estructura si ,abr o no formaci"n de ,errumbre. ?yuda a determinar la velocidad de corrosi"n' conocer la direcci"n espontanea de las reacciones' estimar predecir los cambios ambientales que pueden evitar o reducir la corrosi"n

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2. 1 $i usted %es& fuera el ingeniero de mantenimiento de una planta y tiene problemas de corrosi"n' le ser(a )til este diagrama!

J$i ser(a )til este diagrama= ayudar(a a determinar los factores' propiedades f(sicas y mecnicas' logrando una buena selecci"n para contra restar la corrosi"n en cualquier equipo o maquina lo que garanti9ar(a disponibilidad de los equipos' a,orro y mayor tiempo de vida )til de los mismos JFo solamente ejerciendo la carrera como ingeniero= sino como t:cnico o tecn"logo. *rabajando en la industria es muy importante tener conocimiento del diagrama' saber c"mo funciona' precisamente para evitar presencia de corrosi"n en cualquier tipo de metal que se maneje' adems estudiar la aproximaci"n del comportamiento de los distintos materiales en medio.

"

Teniendo en (,ent$ e# Di$%+$/$ Po,+$i2 de# 3ie++o en e# &i&te/$ $%,$ 43ie++o !56 indi-,e #$& +e%ione& -,e indi($n ($d$ ,no de #o& (o#o+e& . $&7 /i&/o #$& +e$((ione& -,e &e *+od,(en .8o ($/io& de e&t$do de# Hie++o -,e indi($n ($d$ ,n$ de #$& #et+$& *+e&ente& en e&te di$%+$/$

P+e&ent$ " 9on$&: Pasividad cuando el metal pose partes oxidadas o de ,idr"xidos sobre la superAcie que in,iben a corrosi"n' •

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Politécnico Grancolombiano Proyecto de Química • •

Knmunidad el metal se encuentra preservado y estable Corrosi"n el metal se disuelve activamente siendo los productos de corrosi"n soluble.

ABNCDE: soluci"n acuosa de iones Le 27 %9ona de la corrosi"n&' el ,ierro metlico se oxida en esta 9ona. EDFG;: $oluci"n acuosa de iones Le 37 %9ona de la corrosi"n&. 8l ,ierro metlico se oxida en esta 9ona. HFGM: soluci"n acuosa de iones de LeM 2B4 %9ona de corrosi"n& EDFHI: oxido solido ferroso= solido Le2M3 %9ona de pasivaci"n& el ,ierro se oxida en esta 9ona sin embargo la pel(cula de "xido resultado deprime el proceso de oxidaci"n provocando protecci"n contra la corrosi"n del metal. NCIP: oxido solido Le3M4 %Le2M3JLeM& %9ona de pasivaci"n& BNPJ: ,idr"xido solido %ll& Le%M0& 2 / LeMJ n02M / oxido verde %9ona de pasivaci"n& <

C,$d+o de #$& +e%ione& de# di$%+$/$ P$,+$i2 de# Hie++o . *+=(ti($ de #$o+$to+io Re%i>n e in?,en(i$ tienen e# *H . $%ente o2id$nte &o+e e# /$te+i$# /et=#i(o de #$ *,nti##$

SUSTAN CIA

PUNTILLA SOLA

PUNTILLA @ ESMALTE

PUNTILLA @ PINTURA

REGION OBSERVACION REGION OBSERVACI REGION OBSERVACI PAURBAI ES PAURBAI ONES PAURBAI ONES

So#,(i> n S$#in$ Corrosi"n

$u oxidaci"n es muy lenta

Nran Knmunida Knmunida protecci"n a d d la puntilla Fo es bastante protectora la pintura
8stable Nran 8stable *rata de oxidar Knmunida Vin$%+e pasivacio protecci"n a pasivacio muy lento d n la puntilla n

C#o+o2

Co($ Co#$

Corrosi"n

$u reacci"n al oxidante fue rpida

Knmunida d

Kngrediente que ayuda a limpiar corrosi"n

pág. 


A(eite

A%,$

Fo presenta corrosi"n el Nran Knmunida aceite Knmunida Knmunida protecci"n a d funciona como d d la puntilla impermeabili9 ante

8s protectora tanto en la pintura como en esmalte

8stable Nran 8stable *rata de oxidar Knmunida pasivacio protecci"n a pasivacio muy lento d n la puntilla n

8s protectora la pintura' ms que el esmalte

pág. !


5

C,=# e& #$ +e#$(i>n de# *H en #o& *+o(e&o& de o2id$(i>n de #o& /et$#e& Concepto de p0.

p0 es el logaritmo de la concentraci"n de iones 07' en el proceso se ,allan involucrados las reacciones de desprendimiento de ,idrogeno.

207 7 2eB

02

educci"n de ox(genos M2 7 207 %a c& 7 2eB

02M

8stos equilibrios son aplicados en el diagrama de Pourbaix' aplicando la ecuaci"n de Fernst para el desprendimiento del ,idr"geno

207 7 2eB

02 H ∗¿

E = E

0

7

2.303 RT nF

Dog

¿ 2 ¿ ¿

Para los valores y la deAnici"n de p0' P02 O1'

8O E'

p0 O log 0JQ

$ustituyendo'

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0ay una relaci"n que nos indica que a menor P0 mayor corrosi"n' la velocidad de corrosi"n con el P0 est inuenciada por la composici"n del electrolito.

Como se observa en la imagen el n)mero  nos muestra la 9ona neutra del p0 y al ser menor esta se convierte en 9ona ms acida y si es mayor es alcalina. 0allamos el potencial redox %8,& con la siguiente formula 8, O 8o 7 %E.E56/n&J lg %%?&a %;&b / %C&c %+&d& 8n ? y ; representan sustancias oxidantes C y + a las reducidas y las letras min)sculas son el n)mero de mol:culas o inos que participan en la reacci"n

E0e/*#o: 202M BBBBBBBBBBB M2 740R7 7 4eRB ?plicando la ecuaci"nS 8, O 8o 7 %E.E56/4&J lg %PM2 JT 0R7UR4 / T0M2U

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8l potencial normal del ox(geno que es el que se oxida es de 1.23 V. la concentraci"n del agua es la unidad y tomando la presi"n parcial del ox(geno en un gas constituido por la de una atmosfera. 8, O 1.23 7 %E.E56/4&J 4 lg T0R7U

8l logaritmo de la concentraci"n de ,idrogeniones es el opuesto del P0 y tenemos como resultado 8,O 1.23 B E.E56 p0 8, O 1.11 p0 Para valores de 8, superiores al indicado el agua no puede existir porque toda ella se ,a oxidado' solo existe oxigeno cuanto mayor sea el valor de p0 y menor ser el valor del 8, necesario para que se oxide el agua' de modo que para un mismo valor de 8, el medio ser tanto ms oxidante cuanto mayor sea el p0.



E2*e+ien(i$ *e+&on$# e&te $n(dot$& et( •

•

e2*e+i/ento $*+endi9$0e&

8l experimento de puntilla con cocaB cola por muc,os mitos esperaba que esta con los d(as se derritiera' mirar el alcance de oxidaci"n del clorox y vinagre para m( fue algo sorprendente' el color que tomo las soluciones= evidenciar que con las cosas que tenemos en casa podemos experimentar y ver como el medio ambiente afecta nuestro d(a a d(a sin darnos cuenta' mirar como un experimento con algunas sustancias y materiales con las ,oras van cambiando de color' como las caracter(sticas de las sustancias van tomando nuevas caracter(sticas. ?l inicio del experimento tuve la duda de que puntillas deb(amos utili9ar' ya que en el taller dec(a que deb(amos utili9ar puntillas aceradas' las puntillas aceradas traen un recubrimiento que las ,ace resistentes a la corrosi"n' por ende decid( preguntarle a la tutora' si eran estas las puntillas que deb(amos utili9ar' o las WWnormalesWW las cuales si son vulnerables a la corrosi"n. @na cosa que not: en mi experimento que no vi en el de los dems compa>eros fue que las puntillas de mi experimento en su gran mayor(a se oxidaron' sin importar el medio en el que se encontraban y si estaban recubiertas con pintura o esmalte' a excepci"n de la puntilla que se encontraba en el medio de aceite. Do cual me ,ace pensar que estos m:todos de protecci"n contra la corrosi"n son simplemente temporales' y que si queremos pág. 12


tener ms control sobre este fen"meno debemos recurrir a t:cnicas ms especiali9adas para frenar la corrosi"n de manera eAca9. •

•

Lue muy interesante ,acer este experimento de corrosi"n porque ,ab(an cosas que ante mis ojos no sab(a' y con la lectura y la aplicaci"n del ejercicio pude aprender' y queda de experiencia para toda la vida' no solo para la parte laboral sino para prevenir muc,as cosas que contienen ,ierro en la casa' fue muy bonito ,acer el paso a paso del experimento desde comprar los materiales' marcarlos y mirarlos todos los d(as en las ma>anas y en las noc,es tambi:n' ver el cambio en las puntillas en cada soluci"n' y a,ora profundi9ar muc,o ms con las lecturas de un tema que est presente en nuestras vidas cotidianas y que no eran tan relevante para nosotros. Da experiencia me gust" muc,(simo ,ace tiempo no reali9aba un experimento y me pareci" interesante como reaccionaron las puntillas con las diferentes sustancias que se trabajaron. Fo pens: que el Clorox atacara el acero en tan poco tiempo' con el esmalte me impresiono muc,o porque le dio una capa de protecci"n a la puntilla y en cambio pens: que la pintura podr(a ser ms resistente que el esmalte pero no fue as(. Con la coca cola no puse tanto cuidado pues ,ay un mito que esta ayuda a limpiar la oxidaci"n y no la iba a corroer. Pude notar lo que estas sustancias le pueden ,acer a una material y como nos puede afectar a nuestro cuerpo u organismo.

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CONCLUSIONES 1. Dos diagramas de Pourbaix son capaces de proporcionarnos informaci"n para la toma de decisiones' con respecto a la evaluaci"n experimental de los in,ibidores de corrosi"n y de agentes secuestrantes. 2. Podemos tomar como referencia el diagrama de Pourbaix para establecer las especies termodinmicamente ms estables que generen la pasivacion de los metales. 3. Dos diagramas de Pourbaix son muy )tiles a la ,ora de establecer el impacto que tiene la presencia de iones en un sistema acuoso y as( mismo poder entrar a anali9ar problemas de corrosi"n el cual tienen lugar en las industrias modernas' as( mismo para dar soluciones eAcaces a este problema que desde tiempos remotos aqueja a nuestra sociedad. 4. 8l principal objetivo de este proyecto era comparar los resultados de las diferentes evoluciones de la corrosi"n en la puntilla y soluciones= se ,a desarrollado la base te"rica y experiencial' teniendo resultados de las experiencias de cada participante de grupo seg)n.

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BIBLIOGRAFIA •

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Entrega Final Quimica

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