La corrosión de los metales

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El peine del viento de Eduardo Chillida en la Bahía de la Concha (San Sebastián)

La corrosión de los metales es un proceso químico o electroquímico en el que el metal se transforma en un óxido o cualquier otro compuesto. En general, es un ataque gradual, provocado por una amplia variedad de gases, ácidos, sales, agentes atmosféricos, sustancias de naturaleza orgánica…  Dada la gran variedad de materiales que lo sufren, y la influencia de sus características y los entornos ambientales en el proceso, su estudio es muy complicado. No obstante, se han realizado grandes esfuerzos, por el interés que tiene para la conservación de los materiales, y por el enorme impacto económico que supone (en Europa, se valoran las pérdidas en más de 60 000 millones de euros anuales).

Aun a riesgo de simplificar demasiado, podemos establecer dos mecanismos básicos con los que poder explicar la mayoría de los procesos corrosivos:

  • El ataque químico directo, producido fundamentalmente por sustancias gaseosas corrosivas, en las que no hay paso apreciable de corriente eléctrica a través del metal.
  • El ataque electroquímico, provocado por el contacto con un electrolito, es decir, una disolución iónica, en el que se establece una separación entre ánodo y cátodo, por el que circula una corriente eléctrica.

La susceptibilidad de un metal a la corrosión depende en cierta medida de su potencial de oxidación, opuesto al de reducción: para el sodio y el calcio, por ejemplo, es de 2’71 y 2’87 V, respectivamente, por lo que forman óxidos o hidróxidos inmediatamente por exposición al aire; el oro y el platino, con potenciales de oxidación muy negativos, no se transforman de manera apreciable y resisten bien la corrosión.

Aunque muchos metales sufren corrosión, la del hierro es la más importante y la que estudiaremos en detalle. No se conoce el proceso con exactitud, aunque sí su mecanismo general: se requiere un medio acuoso y presencia de oxígeno, que actúa de cátodo; la propia estructura de hierro sirve de ánodo y también como conductor de los electrones, y cierra el circuito de la propia celda galvánica. En medio ácido, el proceso redox puede esquematizarse así:

mecanismo-oxidacion-hierro

reaccion-oxidacion-hierro

La secuencia del proceso que se considera más probable es la siguiente:

1. Cuando una gota de agua llega a la superficie del hierro, este se oxida:

reaccion-oxidacion-hierro-etapa-1

2. Con los electrones que se liberan en la oxidación se reduce el oxígeno del aire en el borde de la gota de agua:

reaccion-oxidacion-hierro-etapa-2

3. Los iones que se formaron en el ánodo sufren una oxidación posterior a  por el oxígeno y dan lugar a óxidos de hierro:

reaccion-oxidacion-hierro-etapa-3

El proceso electroquímico expuesto explica que la corrosión se lleve a cabo rápidamente en medio ácido, ya que los protones actúan de catalizadores (los que se desprenden en la oxidación de  Fe(II) a Fe(III), coinciden con los que se necesitan en los primeros pasos).

Con el fin de paliar las corrosiones, se han propuesto varios métodos. En general, se trata de estrategias bien diferenciadas:

  • Técnica de pasivado: se sumerge el hierro en una disolución concentrada de un oxidante fuerte, como ácido nítrico o dicromato de potasio, provocando la formación de una capa superficial de óxido de hierro que impide que la oxidación progrese hacia el interior.
  • Recubrimientos superficiales: se trata de evitar el contacto entre el metal y los agentes externos corrosivos (como el oxígeno y el agua), mediante pintura, o con un recubrimiento metálico, realizado mediante electrodeposición o por inmersión en un metal fundido. Si se rompe la capa protectora, el hierro se oxidará siempre que el metal que forme esa capa tenga más tendencia a reducirse que él (como el estaño o el cobre). Si tiene menos tendencia a reducirse que el hierro, se producirá la oxidación del metal protector; esto sucede en la galvanización, que consiste en recubrir el hierro de una capa de zinc.
  • Protección catódica: se conecta la estructura de hierro que se quiere proteger a un metal que presente más tendencia a oxidarse, es decir, que tenga un potencial de reducción más negativo, por ejemplo, el magnesio. El hierro actúa como cátodo y metal en contacto con él, como ánodo y se consume, lo que provoca la formación del óxido de dicho metal (ánodo de sacrificio).
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