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Reacciones electroquímicas asombrosas: ¿Cuál es el sorprendente secreto detrás de la corrosión del metal?
La corrosión del metal es un proceso natural que transforma los metales refinados en óxidos más estables. Es el deterioro gradual de un material (normalmente un metal) mediante reacciones químicas o electroquímicas con su entorno. La ingeniería de corrosión es el campo dedicado a controlar y prevenir la corrosión. En el lenguaje cotidiano, esto suele significar una reacción de oxidación electroquímica entre un metal y un agente oxidante como oxígeno, hidrógeno o hidróxido.
El óxido, la formación de óxidos de hierro de color rojo anaranjado, es un ejemplo bien conocido de corrosión electroquímica.
Este tipo de corrosión a menudo produce óxidos o sales del metal original y da como resultado el color característico. La corrosión también puede ocurrir en materiales distintos de los metales, como la cerámica o los polímeros, pero en este contexto el término "deterioro" es más común. La corrosión reduce la utilidad de los materiales y estructuras, incluida la resistencia mecánica, la apariencia y la permeabilidad a líquidos y gases. Algunas aleaciones estructurales se corroen simplemente por la exposición al aire húmedo, pero este proceso puede verse fuertemente afectado por determinadas sustancias.
La corrosión puede estar localizada, formando hoyos o grietas, o puede corroer la superficie uniformemente en un área grande. Dado que la corrosión es un proceso controlado por difusión, esto significa que ocurrirá en superficies expuestas. Por lo tanto, las medidas para reducir la actividad de la superficie expuesta, como la pasivación y la conversión de cromo, pueden mejorar la resistencia a la corrosión de los materiales. Sin embargo, algunos mecanismos de corrosión son menos obvios y difíciles de predecir.
El núcleo del proceso electroquímico
El proceso químico de corrosión es bastante complejo y puede considerarse como un fenómeno electroquímico. En una superficie particular del hierro tiene lugar el proceso de oxidación y ese lugar actúa como ánodo. Los electrones liberados en esta posición del ánodo se mueven a través del metal hasta otro punto donde reducen el oxígeno en un ambiente que contiene H+. Esta posición actúa como cátodo.
Caso de corrosión de la batería
La corrosión de la batería ocurre cuando dos metales diferentes entran en contacto entre sí y se sumergen en un electrolito común, o cuando el mismo metal se expone a electrolitos de diferentes concentraciones. En un paquete de baterías, el metal más activo (el ánodo) se corroe a un ritmo acelerado, mientras que el metal más noble (el cátodo) se corroe a un ritmo más lento. Este fenómeno es particularmente importante en la industria marina, especialmente donde el agua (que contiene sal) entra en contacto con tuberías o estructuras metálicas.
Utilice ánodos de sacrificio para abordar de manera flexible la corrosión de las baterías. Por ejemplo, el zinc se utiliza a menudo como ánodo de sacrificio para estructuras de acero.
Métodos para eliminar la corrosión
A menudo, los productos de corrosión se pueden eliminar químicamente. Por ejemplo, se puede aplicar ácido fosfórico a herramientas o superficies de hierro en forma de "pegamento marino" para eliminar el óxido. Sin embargo, la eliminación de la corrosión no debe confundirse con el electropulido, que consiste en la eliminación de algunas capas del metal subyacente para lograr una superficie lisa. La resistencia a la corrosión de algunos metales está relacionada con sus propiedades intrínsecas, lo que muestra la importancia de las reacciones biológicas y químicas en la prevención de la corrosión.
En muchos casos, la selección adecuada del metal es la clave para el rendimiento a largo plazo.
Estrategias anticorrosión
Existen varios métodos para proteger los metales de la corrosión, incluida la pintura, la galvanización en caliente, la protección catódica y combinaciones de estos métodos. Por ejemplo, los recubrimientos pueden proporcionar una capa de protección contra el contacto directo del metal con ambientes corrosivos. El éxito de la aplicación de estas medidas de protección depende de la calidad de la cobertura sin costuras, e incluso las imperfecciones más pequeñas pueden convertirse en el talón de Aquiles de la corrosión.
En la industria química, la depresión de hidrógeno es una depresión que se forma debido a la interacción entre medios corrosivos y tuberías de acero y burbujas de hidrógeno. Cuando los líquidos ácidos pasan a través de tuberías de acero, los productos de corrosión interactúan con las burbujas de hidrógeno, formando una sustancia similar a un gel frustrado que genera más corrosión.
Detección y prevención de corrosión
La detección y prevención de la corrosión se puede mejorar con la ayuda de tecnología moderna, como el uso de sensores, equipos de monitoreo y selección de materiales. La resistencia a la corrosión a altas temperaturas, a la corrosión microbiana e incluso al polvo metálico requiere una atención especial. Diseñar el entorno adecuado y mantener la protección adecuada puede reducir eficazmente el daño causado por estos eventos de corrosión, mejorando así la vida útil del material.
Al elegir el material adecuado, es importante tener en cuenta su impacto y sus capacidades medioambientales.
En resumen, la corrosión es un proceso común pero complejo. Comprender su mecanismo no solo ayuda a prevenir y controlar la corrosión, sino que también mejora la durabilidad y la vida útil de los materiales. En la vida diaria, ¿cómo podemos afrontar más eficazmente el desafío de la corrosión del metal?
