UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

FACULTAD: INGENIERIA QUÍMICA E INGENIERÍA METALÚRGICA

CARRERA PROFESIONAL: INGENIERÍA METALÚRGICA

ASIGNATURA: CORROSIÓN PROTECCIÓN DE METALES

TITULO DE PRÁCTICA: EFECTO DE LOS ÁCIDOS, BASES Y

SALES SOBRE LOS METALES

ALUMNO: SANTOS DIAZ TAFUR CODIGO: 081471

SEMESTRE: 2011-II

FECHA: 23 DE NOVIEMBRE DE 2011

EFECTO DE LOS ÁCIDOS, BASES Y SALES SOBRE LOS METALES

1. OBJETIVO DEL TRABAJO:

Observar los metales en las soluciones corrosivas y determinar que reacciones existe ara saber a cual o cuales es vulnerable

2. FUNDAMENTO TEORICO

Estado Natural y Metales Nativos

En estado natural, los metales raramente se encuentran puros, pues en general se hallan combinados con el oxígeno (O), o con otros no metales, en especial del cloro (Cl), azufre (S) y carbono (C).

Los metales que se encuentran puros en la naturaleza, llamados metales nativos son: Plata (Ag), Oro (Au), Cobre (Cu), y Platino (Pt).

Propiedades Físicas

Los metales muestran un amplio margen en sus propiedades físicas. La mayoría de ellos son de color grisáceo, pero algunos presentan colores distintos; el bismuto (Bi) es rosáceo, el cobre (Cu) rojizo y el oro (Au) amarillo. En otros metales aparece más de un color, y este fenómeno se denomina pleocroismo.

Otras propiedades serían:

densidad: relación entre la masa del volumen de un cuerpo y la masa del mismo volumen de agua. estado físico: todos son sólidos a temperatura ambiente, excepto el Hg. brillo: reflejan la luz. maleabilidad: capacidad de lo metales de hacerse láminas. ductilidad: propiedad de los metales de moldearse en alambre e hilos. tenacidad: resistencia que presentan los metales a romperse por tracción. conductividad: son buenos conductores de electricidad y calor.

Estas propiedades pueden variar al ser sometidos a la acción de soluciones acidas, básicas y salinas, dañándolos y reduciendo su rendimiento.

Por tener valores bajos de potencial de ionización, su tendencia es perder electrones para formar iones positivos o cationes. Por esta razón los átomos de los metales son electropositivos y se combinan fácilmente con los átomos electronegativos de los no metales.

Potencial de Oxidación

Es la tendencia de una sustancia a ser oxidada. Se mide en la pila de Daniels y se expresa en voltios (V). E0 = E01 + E02

La oxidación de un cuerpo corresponde a la pérdida de electrones y la reducción corresponde a una ganancia de electrones. Algunos elementos como el cobre y el mercurio reaccionan lentamente para formar los óxidos, incluso cuando se les calienta. Los metales inertes, como el platino, el iridio y el oro únicamente forman óxidos por métodos indirectos.

Reacción con Ácidos

Cuando un metal tiene potencial de oxidación positiva (E0+) libera hidrógeno (H2) al reaccionar con los ácidos.

Fe + 2HCl FeCl2 + H2

Reacción con el Agua

Únicamente los metales con potencial de oxidación igual o mayor de +0.83 V reaccionan con el agua (H2O) liberando H2.

Metales Anfóteros

Este tipo de metales, como el Al, Pb, Zn, etc. liberan hidrógeno de las soluciones alcalinas formando iones complejos.

Los metales como el hierro, aluminio, cobre, níquel y todas sus aleaciones se alteran y pierden sus buenas propiedades mecánicas cuando permanecen a la intemperie sin protección.

La estabilidad de los metales viene condicionada por la interfase entre estos metales y su ambiente.

La resistencia interna de un metal queda a la larga influida por lo que sucede en su superficie.

Las reacciones de transferencia de carga son el origen de la inestabilidad de una superficie

3. MATERIALES Y EQUIPOS

Probeta Balanza Matraz Fiola Erlenmeyer Pipetas

Metales (Cu, acero, Al)

REACTIVOS Agua destilada NaOH NaCl H2SO4

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Disponer del material necesario Preparar las soluciones 30mL de una solución de H2SO4 al 5% en peso las características

densidad 1.84 y pureza 98%DatosH2 SO4 al 5%pureza=98. 5%solucion100%__ 30 gr

5 %___ x X=5%×30 gr100%

=1. 5gr

∴ como la pureza es 98 %

ρ=mv

=1 .84 gr /cc

V=mρ ( % pureza )

=1 .5 gr

1 . 84grcc

(98% )=0 . 83cc de H2SO4

30mL de una solución al 3% de cloruro de sodioDatosNaCl al 3 %pureza=98 %solucion100 %__ 30 gr

3 %___ x X=3 %×30 gr100 %

=0 . 9gr

30mL de una solución NaOH a 0.5M

Datos30mL de solucion0 .5MPMNaOH=40grsolución40 gr __ 1000mL __ 1Mxgr ___ 30mL __ 0 .5M

X=40 gr×30mL×0 . 5M1000mL×1M

=0 .6gr

30mL de una solución FeSO4 a 0.5Mdatos30mL de solucion0 .5MPMFeSO4

=152gr

solución152gr __ 1000mL __ 1 Mxgr ___30mL __ 0 . 5M

X=152gr×30mL×0 .5 M1000mL×1M

=2 .28gr

30mL de una solución ZnSO4 a 0.5MDatos30mL de solucion0 .5MPM ZnSO4

=161 gr

solución161gr __ 1000mL __1 Mxgr ___ 30mL __ 0 . 5M

X=161gr×30mL×0 .5 M1000mL×1M

=2 .415 gr

30mL de una solución CuSO4 a 0.5M

Datos30mL de solucion0 .5MPMCuSO4

=160 gr

solución160 gr __ 1000mL __ 1 Mxgr ___30mL __ 0 . 5M

X=160gr×30mL×0 .5 M1000mL×1M

=2.4 gr

Una vez realizado los cálculos afora cada peso calculado a 30mL colocar cada solución en tres tubos de ensayo de 10 ML Pesar los metales y luego introducir en las soluciones Anotar la hora y fecha de la introducción Esperar un tiempo de una semana Transcurrido el tiempo evaluar los fenómenos en algunos casos

evaluar el pH

Tabla de resultados

Reactivo

Peso en 30mL en gramos

Volumen en mL

de probeta

Peso de probetas Hora

Fe Cu AlInicio Final

WO WF WO WF WO WF 05/11/11 16/11/11

NaCl 0.9 10 0.246 0.246 1 0,963 0.3 0.297 12:45pm 11:17am

NaOH 0,6 10 0.262 0.262 0.837 0.837 0.3 ----- 12:48pm 11:10am

FeSO4 2,28 10 0.3 0.203 0.9 0.851 0.4 0.328 12:40pm 11:08am

ZnSO4 2,415 10 0.377 0.377 1 0.978 0.348 0.348 12:33pm 11:05am

CuSO4 2.4 10 0.1 ----- 0.660 0.660 0.7 0.640 12:56pm 11:17am

H2SO4 1,5 10 0.1 ----- 0.9 0.898 0.255 0.255 12:51pm 11:17am

Algunos metales no sufren cambio significativo en su peso por lo que se puede deducir que en condiciones del experimento no son corrosibles por esas sustancias en la tabla se observa campos vacios (----) lo que significa que el metal se disolvió totalmente en tiempo que duro el experimento.

5. CUESTIONARIO.

1) ¿Qué objetivo tiene el ataque de estos materiales frente a una determinado medio? El objetivo principal de evaluar los metales en estos medio es:

Ver el comportamiento de los metales en presencia de estas soluciones en forma natural así podemos mencionar un ejemplo cuando evaluamos en un solución de NaCl para ver el comportamiento en un ambiente de agua marina de un acero o aluminio que son una de las materias primas para la construcción de embarcaciones marinas de gran tamaño

Evaluar si mediante estos experimentos podemos obtener un producto o metal por acción de las reacciones de corrosión así podemos mencionar el ejemplo de evaluar la corrosión del Fe y Al en el CuSO4 que no produce una herrumbre sino produce en ambos caso un cemento de cobre con variaciones en la cantidad y que puede ser aprovechado para la obtención del cobre.

2) Escribir las reacciones químicas correspondientes

Fe + CuSO4 Fe SO4 + Cu Cu + CuSO4 Cu SO4 + Cu 2Al + 3CuSO4 Al2(SO4)3 +3 Cu Fe + FeSO4 Fe SO4 + Fe Cu + FeSO4 Cu SO4 + Fe 2Al + 3FeSO4 Al2(SO4)3 + 3Fe Fe + ZnSO4 Fe SO4 + Zn Cu + ZnSO4 ZnSO4 + Zn 2Al + 3ZnSO4 Al2(SO4)3 + 3Zn Fe + 3NaOH Fe(OH)3 + 3Na

Cu + 2 NaOH Cu(OH)2 + 2Na

2 NaOH + 2 Al + 6 H2O 2 NaAl(OH)4 + 3 H2 2 Al + 2 OH- + 6 H2O --> 2 Al(OH)4

- + 3 H2

2NaCl + Fe FeCl2 + 2 Na Cu + 2NaCl CuCl2 + 2Na NaCl(aq) + Al(s) AlCl3(aq) + Na(s) es endotérmica por lo que no la

probeta de aluminio no reacciona Fe + H2SO4

Cu + 2 H2SO4 CuSO4 + 2 H2O + SO2

Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2

Algunas de estas reacciones no ocurren por que requieren de de condiciones especiales para que ocurran por lo que el metal no sufre variación en su peso inicial

3) Si un clavo doblado se somete a corrosión en un medio acido en que parte del clavo acurre la oxidación

La influencia del grado de acritud que puede sufrir el clavo doblado es decir endurecimiento por deformación en frio no influye apreciablemente en la resistencia a la corrosión intergranular del acero sin embargo la deformación en frio modifica el nivel de sensibilidad como sea puesto en manifiesto experimentalmente mediante ensayos normalizados

También hay que tomar en cuenta que los cambios bruscos de orientación y reducciones de sección puede causar la disminución de la velocidad de flujo del medio corrosivo por lo que aparecerán fenómenos de corrosión en la parte doblada del clavo primeramente y luego en la parte no deformada

4) Describe los potenciales de oxidación de los diferentes metales

Reacción del electrodo E°M(H2 - M)/V Reacción del

electrodo E°M(H2 - M)/V

Li+ + 1e- Li -3.05 Ni+ + 1e- Ni -0.23K+ + 1e- K -2.93 Sn2+ + 2e- Sn -0.14

Ca2+ + 2e- Ca -2.84 Pb2+ + 2e- Pb -0.13Na+ + 1e- Na -2.71 H+ + 1e- ½ H2

(g)0.00

Mg2+ + 2e- Mg -2.36 Sn4+ + 2e- Sn2+ +0.15Al3+ + 3e- Al -1.67 Cu2+ + e- Cu+ +0.16

Mn2+ + 2e- Mn -1.18 Calomelanos saturado en cloruro +0.2415Zn2+ + 2e- Zn -0.76 Cu2+ + 2e- Cu +0.34Cr3+ + 3e- Cr -0.74(sol. ácida) Fe3+ + e- Fe2+ +0.77Fe2+ + 2e- Fe -0.44 Ag+ + 1e- Ag +0.80Cr3+ + 1e- Cr2+ -0.42(sol. ácida) Hg2+ + 2e- Hg +0.85Cd2+ + 2e- Cd -0.40 Au3+ + 3e- Au +1.52Co2+ + 2e- Co -0.28

5) En qué consiste del efecto sobre tensión con efecto de la corrosión

Se trata probablemente del problema más grave del grupo de fenómenos de corrosión en el que participan conjuntamente factores de tipo mecánico y electroquímico, no solo por el importante deterioro que ocasiona en elementos estructurales, sino por lo relativamente habitual de su aparición. Para que este fenómeno de corrosión bajo tensión es necesario que confluyan tres aspectos

Presencia de tensiones superiores a un cierto umbral actuando sobre el material, bien sean aplicadas o residuales.

Material susceptible al agrietamiento esta circunstancias viene determinado por variables de tipo metalúrgico como la composición de la aleación, la microestructura, el tamaño de grano, el haber estado sometido a radiación , etc.

Que el material este en contacto con un medio agresivo especifico

6) Que es el indicador ferroxyl

Ferroxyl indicador es una solución que contiene ferricianuro potásico y fenolftaleína . It turns blue in the presence of Fe 2+ ions, pink in the presence of ions, and can be used to detect . Se vuelve azul en presencia de iones Fe 2 +, y de color rosa en la presencia de iones hidróxido, y puede ser utilizada para detectar metales oxidados. It is often used to detect rusting in

various situations. A menudo se utiliza para detectar la corrosión en diferentes situaciones.

Se puede preparar disolviendo 10g de cloruro de sodio y 1 g de hexacianoferrato de potasio (III) en agua destilada, añadir 10 cm3 fenolftaleína indicador, y luego hacer hasta 500 cm 3 con agua destilada

7) It can be prepared by dissolving 10g and 1g (III) in distilled water, adding 10 cm 3 indicator, then making up to 500 cm 3 with distilled water. [ 1 ]Es posible identificar algún tipo de corrosión en las pruebas realizadas

Podemos ver las siguientes tipos de corrsion los cuales son:

Corrosión Química

En la corrosión química un material se disuelve en un medio corrosivo líquido y este se seguirá disolviendo hasta que se consuma totalmente o se sature el líquido.

Las aleaciones base cobre desarrollan una barniz verde a causa de la formación de carbonato e hidróxidos de cobre, esta es la razón por la cual la Estatua de la Libertad se ve con ese color verduzco.

Ataque por Metal Líquido Los metales líquidos atacan a los sólidos en sus puntos más altos de energía como los límites de granos lo cual a la larga generará grietas.podemos ve

8) Es posible calcular la concentración de la solución después del ataque químico

Si podemos calcular la concentración del acido o base que no reacciono en el experimento mediante una titulación de la solución es decir utilizando una base como agente titulante de un acido y un agente titulante acido para una base y ayudándonos con el indicador correspondiente que puede ser u n rojo de metilo

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Podemos observar que el objetivo del trabajo se cumplió es decir esta práctica nos ayudo a comprender cuan beneficioso o perjudicial puede ser la corrosión de un determinado metal en una determinada solución acida o solución básica o en una sal lo que posteriormente nos servirá ya que sabemos el comportamiento del cobre del aluminio y del acero en soluciones como el acido sulfúrico el hidróxido de sodio y solución salina de cloruro de sodio entre otras y ya podemos decir en cuales de ellas se corroen o ocurren fenómenos perjudiciales o beneficiosos los

cuales nos servirán para posteriores investigaciones como son la cinetica de corrosión entre otras

Se recomienda realizar esta práctica con la mayor cantidad de metales que se disponen y con diferentes tipos de soluciones ya que nos brindaran datos muy importantes que nos servirán para posteriores investigaciones que se podrían realizar.

7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

FUNDAMENTOS DE LA QUÍMICA ANALÍTICA – Skoog CORROSIÓN Y DEGRADACIÓN DE MATERIALES – Enrique Otero

Huerta METALÚRGICA EXTRACTIVA FUNDAMENTOS VOL I – Antonio

Ballester , Luis Felipe Verdeja, José Sancho Wikipedia, la enciclopedia libre Rincón del vago.com

8. ANEXOS