¿de qué factores depende la corrosión del hierro?
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Pequeña investigación escolar sobre los factores de los que depende la corrosión del hierroTRANSCRIPT
Cristina Santiago Barrera Desirée Santana RodríguezCatherine Mendoza Marrero Cynthia Machín Pérez
Trabajo coordinado y dirigido por el profesor de Física y Química:Francisco Martínez Navarro
Grupo Curie. 4ºA ESO. IES Alonso Quesada. Mayo del 2005
Realizando una pequeña investigación
1. Introducción: Investigación realizada
El Objetivo de esta investigación ha sido estudiar de qué factores depende la corrosión del hierro.
Para ello nuestras hipótesis principales han sido que el hierro se oxida mucho más fácilmente en presencia de: oxígeno, humedad (vapor de agua), salitre (sal común) y en medio ácido.
1.1 Objetivo
1.2 Hipótesis
1.3 Diseño experimental
Para controlar todas estas variables hemos diseñado un plan experimental, diseñando más de 30 experiencias controladas sometiendo a 22 clavos de hierro a diferentes condiciones. Analizando en cada caso los resultados obtenidos.
2.1 ¿Qué es la corrosión del hierro?
Es la interacción del hierro con el medio que lo rodea (oxígeno y humedad), produciéndose el consiguiente deterioro del mismo en sus propiedades tanto físicas como químicas, al formarse el herrumbre o hidróxido de hierro (III).
La manera más simple de evitar la corrosión es formar una barrera entre el metal y la atmósfera. Esta puede ser: una capa de pintura (pinturas de minio: óxido de plomo) una capa de aceite (grasas, plásticos sintéticos) Otra forma consiste en recubrir el hierro de una fina capa de otro metal más activo frente al oxígeno, como el cinc o cromo (hierro galvanizado).
2.2. ¿Cómo evitar la corrosión?
Normalmente Se forma una pila electroquímica, donde el metal más activo hace de ánodo de sacrificio y se oxida, así se protegen las tuberías subterráneas de hierro o los cascos de los barcos, que quedan protegidas catódicamente.
3.1 Diseño experimental (Materiales)Material Necesario Reactivos
22 tubos de ensayo 30 clavos de hierro
agua
3 gradillas para tubos de ensayo
Laminas de Zn Sal (Na Cl)
Cucharas de plástico Alambre de cobre
Ca Cl2
Pinzas Plomo NaOH
tapones Papel de estaño (Platina)
Aceite de oliva
6 frascos con tapa Agua destilada Coca cola
Algodón Bebida Energética (Red Bull)
3 velas Vinagre
1 afilador de metal Vaselina
1 afilador de plástico Brillo de uñas
etiquetas
3.2 Diseño experimental (Procedimiento)
El procedimiento consiste en poner clavos de hierro limpio en distintos medios experimentales (tubos de ensayo y frascos) que nos permitan controlar las distintas variables (oxígeno, humedad, acidez, salinidad, etc.) y observar el estado de los clavos de hierro, su corrosión al cabo de unos días. Para ello preparamos unas tablas en las que podemos describir la composición de cada tubo, anotar su composición y anotar los resultados experimentales al cabo de unos días. Analizamos los datos para poder sacar conclusiones o repetir nuevas experiencias de control para confirmar los resultados.
Tubo Descripción Hipótesis Observación ConclusionesTubo Descripción Hipótesis Observación Conclusiones
4. Realización de la experiencia y datos experimentales (1)
Tubo Descripción Hipótesis Observaciones Conclusión
1 Clavo solo Ensayo en blanco
Se oxida poco y forma corrosión muy
lentamente
La corrosión requiere oxigeno y humedad.
2 Clavo con brillo Pensamos que se oxida menos
Se oxido menos El brillo protege
3 Clavo con laca de uñas rosa
Pensamos que se oxida menos
Se oxido menos La laca protege
4 Clavo con vaselina Pensamos que se oxida menos
Se oxido menos La vaselina protege
5 Clavo mojado con aceite
Pensamos que se oxida menos
Se oxido menos El aceite protege
6 Clavo mojado con vinagre
Creemos que se oxida más rápido
Se oxida más rápido El medio ácido favorece la corrosión
*7 Frasco con clavo y CaCl2 (deshidratante)
Se oxida menos El CaCl2 lo utilizamos
para quitar la humedad
Sin humedad no hay corrosión.
8 Frasco con clavo y vela encendida (cerrado)
Se oxida menos La vela la utilizamos para quitar O2
Sin oxígeno no hay corrosión
*9 Frasco con clavo, vela encendida y CaCl2
(cerrado)
Se oxida menos Intentamos quitar humedad y O2
Sin oxígeno y humedad no hay corrosión
Tubo Descripción Hipótesis Observaciones ConclusiónEn
LíquidosMitad sumergido /
sumergido total 2 clavos
1 pequeño/1 mediano
Agua y humedad causantes de la corrosión
10 Clavo en agua destilada
Se oxida pero, poco y tarda.
Se oxida más el parcialmente sumergido
Se oxida, al actuar más el oxígeno, en el parcialmente sumergido.
*11 Clavo en disolución saturada de sal y agua
destilada
Se oxida más que en agua pura
Se oxida más que en agua pura.
El agua salada concentrada favorece la corrosión
12 Clavo en disolución diluida de sal y agua
destilada
Creemos que se oxida más pero no
tanto como la anterior
Se oxida más que en agua pura.
El agua salada favorece la corrosión
13 Clavo en Coca Cola Pensamos que se oxida más
Se oxida mas que en agua La coca cola tiene pH ácido. Favorece la corrosión
14 Clavo en Red Bull Se oxida más Se oxida mas que en agua El Red Bull favorece la corrosión
*15 Clavo en vinagre Pesamos que en medio ácido se oxida más
El medio ácido favorece la corrosión.
2 tubosSin sal / Con sal
Se oxida más en medio ácido y salado.
Se oxida más en la sal. La sal favorece la corrosión
4. Realización de la experiencia y datos experimentales (2)
4. Realización de la experiencia y datos experimentales (3)
Tubo Descripción Hipótesis Observaciones Conclusión16 Clavo con lámina de
AlNo se oxida No se oxida. El Al protege la
corrosión.
17 Clavo con alambre de Cu
El cobre no sirve de protección, es poco activo, menos que el hierro
Se oxidó. El cobre no protege de la corrosión. Es poco activo.
18 Clavo con clip El clip no protege de la corrosión
19 Clavo envuelto en platina1 tubo
No se oxida No se oxidó La platina protege de la corrosión.
20 Clavo con lámina de Zn
Protección anódica no se oxida
No se oxidó El cinc protege de la corrosión.
*21 Clavo con NaOH (base)
Indicador papel pHfenolftaleina
En medio básico se oxida menos
Ver como influye el pH (pH=14). No se oxido
En medio básico fuerte no hay oxidación.
Experiencia final
22 7 clavos con HCl (ácido clorhídrico
concentrado)
Los clavos van a desaparecer
(Fe+2HClFeCl2+H2)
Ver como influye el pH (pH=1)
Se oxidan y reaccionan con él.
*23 Afiladores de metal y de plástico
Se oxidara antes la cuchilla del de plástico
Se oxidó más el de plástico
El metal menos activo protege al Fe
0
10
2030
40
50
60
7080
90
100
Oxi Hum Oxi+Hum OX+Hu+Ac Ox+Hu+Sal
Corrosión
Influencia del oxígeno, la humedad, el medio ácido y salino en la corrosión
(Resultados en diagrama de barras)
Observaciones: Después de Semana Santa, pasados unos 10 días, se podía observar como la cuchilla del afilador metálico no había sido oxidada a pesar de haberse sometido a la humedad y al salitre de una disolución salina.La cuchilla del afilador de plástico en las mismas condiciones se oxida mucho más.
4.1 EXPERIENCIA DE LOS AFILADORES
Afiladores: 1 afilador de metal y 1 de plástico dentro de frascos con agua y sal.Hipótesis: en el afilador de metal se va a oxidar antes el protector y no la cuchilla y en el de plástico como no tiene protector se oxidará la cuchilla.
Conclusión: El metal de magnesio protegió a la cuchilla de hierro, oxidándose él a óxido de magnesio blanco y protegiendo la corrosión de la cuchilla de hierro. Igual que los remaches de cinc protegen la corrosión del casco del barco.
5. CONCLUSIONES DE LA INVESTIGACIÓN
1.El oxigeno del aire y la humedad son los responsables de la oxidación del hierro, de su corrosión, de la formación del herrumbre [hidróxido de hierro (III).
Según las reacciones químicas:
(1) Hierro + Oxigeno Óxido de hierro (III)4 Fe + 3O2 2 Fe2O3
(2) Óxido de hierro (III) + Agua Hidróxido de hierro (III) Fe2O3 + 3 H2O 2 Fe(OH)3
(herrumbre)
Las principales conclusiones de la investigación son:
2. El La sal común y los ácidos potencian la corrosión. En presencia de sal común y del medio ácido la corrosión del hierro aumenta
3. Protegen la oxidación del hierro y su posterior corrosión:
La ausencia de oxígeno. La ausencia de humedad. El medio básico. Recubrimiento con pinturas o aceites. La protección metálica del hierro, en contacto con el cinc, magnesio u otros metales más activos (protección anódica).
6. Difusión e intercambio del trabajo realizado en nuestro centroUna vez realizados nuestro trabajo lo presentamos en el instituto a un concurso de carteles en la semana científica.
Perspectivas abiertas por la investigación.Muchos son los interrogantes a los que en nuestra investigación hemos respondido, pero muchos más interrogantes nos han surgido en el transcurso de la misma que nos animan a seguir investigando estos problemas en el futuro.
Algunos interrogantes pendientes de responder:¿Cómo influye sobre la corrosión del hierro el pH?¿Cuál es la composición de las sustancias que se producen en la corrosión del hierro? ¿Cómo analizarlas?¿Cómo influye la sal en potenciar la corrosión del hierro?¿Qué tipo de procesos electroquímicos ocurren en la corrosión del hierro?¿Cómo se crean las zonas anódicas y catódicas en la corrosión del metal?¿Qué metales son más activos que el hierro y cómo lo protegen de la corrosión?¿Cuál es el metal más apropiado para proteger al hierro y evitar la corrosión?¿Por qué se depositan algunos metales sobre el hierro al introducirlo en disoluciones de sus sales?… Una investigación lleva siempre a otra nueva investigación
Bibliografía consultada:López, J., López, R y Cardenote, S., Carmona, J (2000). Técnicas experimentales de laboratorio. 4º de la ESO. Madrid. Mc Graw Hill. Piñar, I. (2003) Física y Química. 4º de la ESO. Vizcaya. Oxford Educación. Enciclopedia Encarta. Enciclopedia Larousse.
Algunas páginas Web El rincón de la Ciencia:http://centros5.pntic.mec.es.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/RC-12.htm Bacterias sulfatorreductoras y corrosiónhttp://www.encuentros.uma.es/encuentros54/bacterias.html Protección de la corrosión: http://arqcon.com.ar/pprof/ppcorrosio1.htm Tratamiento de la corrosión: http://lenntech.com/espanol/tratamiento-corrosion.htm Materiales dentales y aceros en ortodonciahttp://www.odontologia-online.com/estudiantes/trabajos/variosvs01.html Estudio del hierro: http://html.rincodelvago.com/el-hierro.html Quitar para el estudio de la corrosión: http://www.tecnoedu.com/Armifield/CEQ.php Propiedades del hierro: http://www.prodigyweb.net.mx/degcorp/Quimica/Hierro.htm Corrosión: http://www.fi.uba.ar/materias6303/Corrosion.pdf Corrosión en estructuras y puenteshttp://www.solocursos.net/corrosion en estructuras y puentes-slccursos363772.htm Corrosión y su tratamiento y prevención. Sustancias que destruyen los materialeshttp://www.monografias.com/trabajos3/corrosion/corrosion.shtml
Grupo Curie: IES Alonso Quesada . Mayo 2005