LA CORROSIN La corrosin es definida como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroqumico por su entorno. De manera ms general puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma ms estable o de menor energa interna. Siempre que la corrosin est originada por una reaccin electroqumica (oxidacin), la velocidad a la que tiene lugar depender en alguna medida de la temperatura, la salinidad del fluido en contacto con el metal y las propiedades de los metales en cuestin. Otros materiales no metlicos tambin sufren corrosin mediante otros mecanismos.La corrosin puede ser mediante una reaccin qumica (redox) en la que intervienen dos factores: la pieza manufacturada (la concepcin de la pieza: forma, tratamiento, montaje) el ambiente (por ejemplo, un ambiente cerrado es menos propenso a la corrosin que un ambiente abierto)O por medio de una reaccin electroqumicaLos ms conocidos son las alteraciones qumicas de los metales a causa del aire, como laherrumbredelhierroy elaceroo la formacin de ptina verde en elcobrey sus aleaciones (bronce,latn).

Corrosin del HierroEn condiciones atmosfricas ambientales, elhierrose cubre de una capa de solucin electroltica (humedad y aire del ambiente) y la pelcula de xido no lo protege adecuadamente porque no es capaz de evitar el acceso de los iones hasta el metal. Adems esta capa es quebradiza y permite la penetracin de la solucin electroltica.3Cuando esto ocurre esto se cree que se llevan a cabo los siguientes procesos electroqumicos: Cuando una parte de la pelcula metlica se quiebra acta como nodo liberando electrones, y la corrosin procede:

Loselectronesson transferidos desde elhierroreduciendo eloxgenoatmosfrico enaguaen el ctodo en otra regin de la pelcula metlica:

Reaccin Global:

Lafemestndar para la oxidacin del hierro:

La corrosin del hierro se lleva a cabo en medio cido; losH+provienen de la reaccin entre eldixido de carbonoy del agua de la atmsfera, formandocido carbnico. Los iones Fe2+se oxidan segn la siguiente ecuacin:

Aproximacin a la corrosin de los metales[editar]La corrosin de los metales es un fenmeno natural que ocurre debido a la inestabilidad termodinmica de la mayora de los metales. En efecto, salvo raras excepciones (eloro, elhierrode origenmeteortico) los metales estn presentes en la Tierra en forma dexido, en los minerales (como labauxitasi esaluminio, lahematitasi es hierro...). Desde la prehistoria, toda la metalurgia ha consistido en reducir los xidos en bajos hornos, luego en altos hornos, para fabricar el metal. La corrosin, de hecho, es el regreso del metal a su estado natural, el xido.

Proteccin contra la corrosin[editar]Es conveniente proteger a los materiales (metalesprincipalmente) de la corrosin ya que la misma genera prdidas econmicas importantes. Una de las formas de proteccin son las pelculas protectoras, que deben cumplir ciertas condiciones. Estas pelculas deben ser: inertes continuas, estar firmemente adheridas al material y ser capaces de regenerarse a s mismas en caso de ruptura.3Se pueden influir en los parmetros que alteren la velocidad de la corrosin (como la concepcin de la pieza y el ambiente) y tambin en la reaccin qumica misma para proteger al material. Adems, la presencia deInhibidores de la corrosin, denodos de sacrificioy de la aplicacin de procesos como lagalvanoplastiaayudan a proteger al material de lacorrosin.

AplicacionesHay varias aplicaciones electroqumicas importantes en el marco de la naturaleza y de la industria. La generacin de energa qumica en lafotosntesises tambin un proceso electroqumico, as como la produccin de metales comoaluminioytitanioy en el proceso degalvanizacincon metales.En el mecanismo de los alcoholmetros tambin aparece laelectroqumica, donde un metal se oxida mediante electro deposicin y se detecta el nivel de alcohol de los conductores ebrios gracias a la redox del etanol.Los impulsos nerviosos en lasneuronasestn basados en laenerga elctricagenerada por el movimiento de los iones desodioypotasiohacia dentro y hacia afuera de las clulas. Ciertas especies de animales, como lasanguilas, pueden generar un fuerte potencial elctrico capaz de incapacitar animales mucho mayores que las mismas.

Electroqumicaes una rama de la qumica que estudia latransformacinentre la energa elctrica y la energa qumica.1En otras palabras, lasreacciones qumicasque se dan en la interfaz de unconductor elctrico(llamado electrodo, que puede ser unmetalo unsemiconductor) y un conductor inico que tambin es muy importante en el mundo (elelectrolito) pudiendo ser unadisoluciny en algunos casos especiales, un slido.2Si una reaccin qumica es provocada por unadiferencia de potencialaplicada externamente, se hace referencia a unaelectrlisis. En cambio, si la diferencia de potencial elctrico es creada como consecuencia de la reaccin qumica, se conoce como un"acumulador de energa elctrica", tambin llamadobatera,celda galvnicaoelectricity.Las reacciones qumicas donde se produce una transferencia de electrones entre molculas se conocen comoreacciones redox, y su importancia en la electroqumica es vital, pues mediante este tipo de reacciones se llevan a cabo los procesos que generan electricidad o, en caso contrario, son producidos como consecuencia de ella.En general, la electroqumica se encarga de estudiar las situaciones donde se dan reacciones deoxidacinyreduccinencontrndose separadas, fsicamente o temporalmente, se encuentran en un entorno conectado a un circuito elctrico. Esto ltimo es motivo de estudio de la qumica analtica, en una subdisciplina conocida comoanlisis potenciomtrico.

Reacciones de Reduccin-OxidacinLas reacciones dereduccin-oxidacinson lasreaccionesde transferencia deelectrones. Esta transferencia se produce entre un conjunto de elementosqumicos, uno oxidante y uno reductor (una formareduciday una formaoxidadarespectivamente). En dichas reacciones la energa liberada de una reaccin espontnea se convierte enelectricidado bien se puede aprovechar para inducir una reaccin qumica no espontnea.

Balanceo de las ecuaciones RedoxLas reacciones electroqumicas se pueden balancear por elmtodo ion-electrndonde la reaccin global se divide en dossemirreacciones(una de oxidacin y otra de reduccin), se efecta el balance de carga y elemento, agregandoH+,OH,H2Oy/oelectrones para compensar los cambios de oxidacin. Antes de empezar a balancear se tiene que determinar en que medio ocurre la reaccin, debido a que se procede de una manera en particular para cada medio.Medio cido Se explicar por medio de un ejemplo, cuando una sal magnsica reacciona conBismutato de Sodio. El primer paso es escribir la reaccin sin balancear:

Luego se divide en dos semirreacciones:

Cada semirreacin se balancea de acuerdo con el nmero y tipo de tomos y cargas. Como estamos en medio cido los ionesH+se agregan para balancear los tomos deHy se agregaH2Opara balancear los tomos deO.

Finalmente se multiplica cada semirreaccin por un factor para que se cancelen los electrones cuando se sumen ambas semireacciones

Reaccin Balanceada:

En algunos casos es necesario agregar contra iones para terminar de balancear la ecuacin. Para este caso, si se conociera el anin de la sal magnsica, ese sera el contrain. Se agrega por igual de ambos lados de la ecuacin lo necesario para terminar de balancearla.

Medio Alcalino Tambin se explicar por medio de un ejemplo, cuando elPermanganato de potasioreacciona con elSulfito de sodio. El primer paso es escribir la reaccin sin balancear:

Luego se divide en dos semirreacciones:

Cada semirreacin se balancea de acuerdo con el nmero y tipo de tomos y cargas. Como estamos en medio alcalino losOHse agregan para balancear los tomos deHy normalmente se agrega la mitad de molculas deH2Odel otro lado de la semirreaccin para balancear los tomos deO.

Finalmente se multiplica cada semirreacin por un factor para que se cancelen los electrones cuando se sumen ambas semireacciones.

Ecuacin balanceada: Reaccin Balanceada:

En este caso se agregaron contraiones para terminar de balancear la ecuacin (los cationes K+y Na+)LaCelda Electroqumicaes el dispositivo utilizado para la descomposicin mediante corriente elctrica de sustancias ionizadas denominadas electrolitos o para la produccin de electricidad. Tambin se conoce comocelda galvnicao voltaica, en honor de los cientficosLuigi GalvaniyAlessandro Volta, quienes fabricaron las primeras de este tipo a fines del S. XVIII.Las celdas electroqumicas tienen dos electrodos: Elnodoy elCtodo. El nodo se define como el electrodo en el que se lleva a cabo la oxidacin y el ctodo donde se efecta la reduccin. Los electrodos pueden ser de cualquier material que sea un conductor elctrico, comometales,semiconductores. Tambin se usa mucho elgrafitodebido a su conductividad y a su bajo costo. Para completar el circuito elctrico, las disoluciones se conectan mediante un conductor por el que pasan los cationes y aniones, conocido comopuente de sal(o como puente salino). Los cationes disueltos se mueven hacia el Ctodo y los aniones hacia el nodo. La corriente elctrica fluye del nodo al ctodo porque existe una diferencia de potencial elctrico entre ambos electrolitos. Esa diferencia se mide con la ayuda de un voltmetro y es conocida como elvoltaje de la celda. Tambin se denominafuerza electromotriz(fem)o bien comopotencial de celda.1A una celda galvnica cuyo nodo sea una barra deZincy el ctodo sea una barra deCobre, ambas sumergidas en soluciones de sus respectivos sulfatos y unidas por un puente salino, se la conoce como Pila de Daniell. Sus semi-reacciones son estas:

La notacin convencional para representar las celdas electroqumicas es undiagrama de celda. En condiciones normales, para la pila de Daniell el diagrama sera:

Este diagrama est definido por: NODO --> CTODO Electrodo negativo/electrolito // Electrolito/electrodo positivo (el / indica flujo de electrones y el // significa puente salino).La lnea vertical representa el lmite entre dos fases. La doble lnea vertical representa el puente salino. Por convencin, el nodo se escribe primero a la izquierda y los dems componentes aparecen en el mismo orden en que se encuentran al moverse de nodo a ctodo.1Es posible calcular elpotencial estndar de reduccinde una celda determinada comparando con un electrodo de referencia. Bsicamente el clculo relaciona el potencial de reduccin con laredox. Arbitrariamente se le asign el valor cero al electrodo deHidrgeno, cuando se encuentra encondiciones estndar. En dicho electrodo ocurre la siguiente reaccin:

La reaccin se lleva a cabo burbujeando gas hidrgeno en una disolucin de HCl, sobre un electrodo dePlatino. Las condiciones de este experimento se denominanestndarcuando la presin de los gases involucrados es igual a 1 Atm., trabajando a una temperatura de 25C y las concentraciones de las disoluciones involucradas son igual a 1M.1En este caso se denota que:

Este electrodo tambin se conoce comoelectrodo estndar de hidrgeno(EEH) y puede ser conectado a otra celda electroqumica de inters para calcular su potencial de reduccin.1La polaridad del potencial estndar del electrodo determina si el mismo se est reduciendo u oxidando con respecto al EEH. Cuando se efecta la medicin del potencial de la celda: Si el electrodo tiene un potencial positivo significa que se est reduciendo indicando que el EEH est actuando como el nodo en la celda (Por ejemplo: el Cu en disolucin acuosa de CuSO4con un potencial estndar de reduccin de 0,337V) Si el electrodo tiene un potencial Negativo significa que se est oxidando indicando que el EEH est actuando como el Ctodo en la celda (Por ejemplo: el Zn en disolucin acuosa de ZnSO4con un potencial estndar de reduccin de -0,763 V)Sin embargo, las reacciones son reversbles y el rol de un electrodo en una celda electroqumica en particular depende de la relacin del potencial de reduccin de ambos electrodos. El potencial estndar de una celda puede ser determinado buscando en unatabla de potenciales de reduccinpara los electrodos involucrados en la experiencia y se calcula aplicando la siguiente frmula:

1Por ejemplo, para calcular el potencial estndar del electrodo deCobre:

En condiciones estndar lafem(medida con la ayuda de unmultmetro) es 0,34 V (este valor representa el potencial de reduccin de la celda) y por definicin, el potencial del EEH es cero. Entonces el potencial de la celda se calcula resolviendo la siguiente ecuacin:

El potencial de oxidacin de una celda tiene el mismo modulo que el de reduccin pero con signo contrario. Cambiosestequiometricosen la ecuacin de la celda no afectaran el valor delpor que el elpotencial estndar de reduccines unapropiedad intensiva.

Espontaneidad de una reaccin redox.Relacionando elcon algunas cantidades termodinmicas permiten saber la espontaneidad de un proceso determinado. En unacelda electroqumicatoda la energa qumica se transforma enenerga elctrica. La carga elctrica total que pasa a travs de la celda es calculada por:

SiendolaConstante de Faradayyel nmero de moles de e. Como lafemes el potencial mximo de la celda y el trabajo elctrico es la cantidad mxima de trabajo () que se puede hacer, se llega a la siguiente igualdad:

Laenerga libre de Gibbses laenerga libre para hacer trabajo, eso significa que el cambio de energa libre representa la cantidad mxima de trabajo til que se obtiene de la reaccin:1

Siesnegativosignifica que hay energa libre y por lo tanto la reaccines espontanea. Para que ocurra eso eldebe serpositivo. Caso contrario la reaccin no procede. Para valores negativos demuy prximos a cero es posible que la reaccin tampoco proceda debido a factores secundarios, como por ejemplo el fenmeno desobretensin. Una reaccin espontnea puede ser utilizada para generarenerga elctrica, no es nada ms ni nada menos que unaPila de combustible. Mientras que a una reaccin no espontnea se le debe aplicar un suficiente potencial elctrico para que la misma se lleve a cabo. Este fenmeno es conocido comoElectrlisis.1En una celda electroqumica, la relacin entre laConstante de equilibrio,K, y la energa libre de Gibbs se puede expresar de la siguiente manera:

Despejando lase obtiene:

Aplicando el logaritmo K en base base 10 y suponiendo que la reaccin se lleva a cabo a T=298K (25C), finalmente llegamos a la siguiente expresin:

1

Solucin Conductora

Una solucin electroltica tambin se conoce como "inica", ya que contiene iones, o sea partculas cargadas elctricamente; esto hace que estas soluciones sean conductoras de la electricidad.

La solucin electroltica por lo usual se forma al colocar algn compuesto qumico producto de una reaccin entre una base y un cido, lo que conocemos como "sal", cuando la colocamos por lo usual en agua (u otro solvente). En trminos prcticos, lo usual es estas soluciones no sean ms que sales disueltas en agua, lo que da como resultado una solucin capaz de conducir la electricidad, as de sencillo.

Tipos de electrodos Se define como electrodo "electrodo idealmente polarizable" (EIP) un electrodo en el cual no hay transferencia de carga a travs de la interfase independientemente del potencial aplicado. Como no existe transferencia de carga, un EIP se comporta como un condensador Unelectrodo idealmente no polarizable (EINP) aquel cuyo potencial no cambia, independientemente de la intensidad que fluye.Las celdas electroqumicas pueden distinguirse en dos tipos fundamentales:Celdas galvnicas:se caracterizan porque a partir de una reaccin qumica espontnea, de oxidacin-reduccin, se produce una corriente elctrica.Celdas electrolticas:en este caso por accin de una corriente elctrica externa (es decir aplicando energa), se produce una reaccin que de otras maneras no ocurrira de manera espontnea.En todas las tcnicas de anlisis electroqumico podremos identificar algo en comn: en todas ellas es posible encontrar una celda electroqumica, con un nmero variable de electrodos, (igual o mayor que dos), donde se realizar la determinacin. Una descripcin ms detallada nos permite reconocer en una celda los siguientes componentes:TIPOS de CELDAS ELECTROQUIMICAS:

1. Celda Galvnica. Permite obtener energa elctrica a partir de un proceso qumico La reaccin qumica se produce de modo espontneo Son las llamadas pilas voltaicas o bateras.

2. Celda electroltica. La reaccin no se da de forma espontnea. No se obtiene energa elctrica. La aplicacin de una fuente de energa externa produce una reaccin qumica. LEY DE OHM

En los metales los electrones forman luna nube electrnica, y estn vagando libremente por todo el metal; cuando sobre este acta un campo elctrico, los electrones se desplazan y transportan a travs del metal las cargas elctrica negativas.La mayor parte de los electrones que constituyen la nube electrnica de un metal posee energa cintica elevada, por lo que la conductividad metlica sera muy grande si no fuese por el efecto denominado resistencia.Si un alambre se conecta entre las terminales de una pila, la carga positiva fluir a travs de este circuito externo; de la terminal positiva a la negativa; esto es, desde el punto de mayor hasta el punto de menor potencial. Dentro de la pila, el flujo de carga positiva es de la terminal negativa a la positiva, en sentido opuesto al campo elctrico; el flujo de carga no se impulsa por el campo electrosttico sino por la reaccin qumica de la pila. La corriente en una pila alcanza muy rpidamente un valor estacionario que es proporcional a la diferencia de potencial entre los extremos del alambre. Se alcanza un estado estacionario debido a que el alambre ofrece cierta resistencia al flujo de los portadores de carga.La resistencia se define como la relacin del voltaje a la corriente; esto es,

R = VIsiendo R la resistencia, I la corriente que fluye por esta resistencia, y V es la cada de potencial a travs de la resistencia. La unidad de resistencia es el ohm (), y es igual a un voltio por amperio.

Con cierta frecuencia la resistencia de un elemento de circuito es independiente de la corriente que fluye a travs de l, cuando menos sobre un margen muy amplio de corrientes. La relacin siguiente, tomando a R como constante, se denomina Ley de Ohm:

V = I x R

Luego, segn la ley de Ohm, la cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al circuito, e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Cuando se conectan do o ms resistencias en serie, fluye en el circuito la misma corriente a travs de cada resistor, luego es fcil encontrar la resistencia equivalente que pueda reemplazar la combinacin en serie. Este resistor equivalente debera tomar la misma corriente de la batera que la combinacin en serie. Se nota que cuando una corriente I fluye a travs de los resistores de la combinacin en serie, las cadas individuales de potencial V1, V2 y Vn estn en la misma direccin. Por tanto, VAB es la suma de esas cadas de potencial y debe ser igual a la fem E de la batera. La resistencia equivalente viene dada por:

Rs = R1 + R2 + ... + Rn y encontramos que la corriente es

I = ERs

Donde la cada de voltaje a travs de cualquier resistor es entonces

Vi = I x Ri