• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
Claudia Ardid Ruiz
 

Claudia Ardid Ruiz

on

  • 769 views

Oxidació - Corrosió:

Oxidació - Corrosió:
Anàlisi experimental de la corrosió de diferents metalls

Statistics

Views

Total Views
769
Views on SlideShare
769
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
6
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft PowerPoint

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment
  • AGENT REDUCTOR

Claudia Ardid Ruiz Claudia Ardid Ruiz Presentation Transcript

  • Treball de Recerca de Batxillerat: Oxidació i Corrosió: Anàlisi experimental de la corrosió de diferents metalls. Nom i cognoms de l’autora: Claudia Ardid Ruiz Matèria: Química Nom del centre: IES Compte de Rius (TARRAGONA) Nom del tutor: Josep Mª Aliaga Tomàs
  • Motivació
    • Com a estudiant de la matèria de Química, sabia de
    • l’existència del fenomen de la corrosió i oxidació.
    • Sabia que el fenomen de la corrosió dels metalls és un fenomen
    • quotidià i d’una gran importància econòmica.
    • Estem envoltats d’aquest processos que semblen senzills
    • però són complexos.
    • Així, vaig veure una oportunitat per aprofundir-hi.
  • 1.- Objectius del Treball de Recerca:
    • Els objectius del meu treball de recerca eren:
    • Aprofundir en el coneixement de la corrosió de forma teòrica.
    • A través de la pràctica veure l’evolució dels metalls en diferents paràmetres i la seva afectació.
    Hipòtesis: “ La nostra hipòtesis del present treball de recerca serà que els diferents paràmetres mencionats anteriorment influeixen, de formes diferents, en la corrosió dels metalls .”
    • Part Teòrica  
    • 2- El procés d’oxidació-reducció
    • 2.1.- Nombre d’oxidació. Agents oxidant i reductor
    • 2.2.- Parells redox i reaccions redox
    • 2.3.- Potencials de reducció. Sèrie electroquímica dels metalls. Piles redox
    • 3.- El fenomen de la corrosió dels metalls
    • 3.1.- Procés de corrosió d’un metall
    • 3.2.- Factors que afecten la corrosió d’un metall. Tipus de corrosió
    • 3.3.- Mètodes per evitar o retardar la corrosió d’un metall
    • 3.4.- Acers inoxidables
  • 2.- El procés de l’oxidació-reducció.
    • 2.1.- Nombre d’oxidació . Agents oxidant i reductor.
    • Per introduir el concepte de l’oxidació des del punt de vista químic,
    • cal conèixer el concepte de nombre d’oxidació (Annex-1):
    • El nombre d’oxidació és la suma de càrregues positives i negatives d’un àtom , la qual cosa indica el nombre d’electrons que l'àtom ha acceptat o cedit. Com més elevat és el nombre, més oxidada està la forma.
    • 2.1.- Nombre d’oxidació. Agents oxidant i
    • reductor.
    • En el fenomen de l’oxidació, cal que existeixin dos substàncies. Es pot
    • trobar més informació a l’Annex-1:
    • L’agent oxidant: És la substància que conté l’element que disminueix el seu nombre d’oxidació . Aquest element es redueix i fa oxidar un altre.
    • L’agent reductor: És la substància que conté l’element que augmenta el seu nombre d’oxidació . Aquest element s’oxida i fa reduir un altre.
  • 2.2.- Reaccions redox. OXIDACIÓ: és el procés de pèrdua d’electrons per part d’un reductor. REDUCCIÓ: és el procés de guany d’electrons per part d’un oxidant. És el procés invers de l’oxidació. Perd electrons. Guanya electrons. Actúa com a agent reductor. Actua com  agent oxidant. És oxidat per un  agent oxidant. És reduït per un  agent reductor. Disminueix el seu  estat o número d’oxidació. Augmenta el seu estat o nombre d’oxidació.
  • 2.2.- Parells redox
    • A qualsevol oxidant d’un tipus se li pot associar un reductor: “parell redox”(Ox/Red).
    2.3.- Potencials de reducció El procés redox és també el fonament de les piles voltaiques o galvàniques. El potencial d’elèctrode ens permet mesurar la diferència de concentració química en una cel·la electroquímica o galvànica, inventada per Luigi Galvani el 1780.
  • PROCÉS REDOX d' OXIDACIÓ del FERRO METALL per OXIGEN DE L’ATMOSFERA.
    • En la reacció d’oxidació del Ferro en ambient àcid ocorre el següent:
    • El Ferro s’oxida (perd electrons). Actua com a AGENT REDUCTOR.
    • L’Oxigen es redueix (guanya els electrons cedits pel Ferro). Actua com a AGENT OXIDANT.
    AGENT OXIDANT AGENT REDUCTOR
  • 2.3.- Sèrie electroquímica dels metalls . Piles redox.
    • La sèrie electroquímica dels metalls ens indica quins metalls s’oxiden
    • més. Es pot trobar més informació a l’Annex-3.
    • La pila voltaica o pila electroquímica permet de produir corrent
    • elèctric a partir d’una reacció redox. Està formada per:
    • - L’ ànode és l’elèctrode en què es produeix l’ oxidació .
    • - El càtode és l’elèctrode en què es produeix la reducció .
    • - Els electrons circulen de l’ànode al càtode pel conductor extern.
  • 3.- Fenomen de la corrosió dels metalls.
    • 3.1.- Procés de corrosió d’un metall.
    • La  corrosió  és la transformació i destrucció dels elements metàl·lics
    • iniciada a la seva superfície i que, amb el temps, pot arribar a afectar
    • a la totalitat de l’element. És un fenomen natural en el qual
    • intervenen:
    • La peça manufacturada.
    • L’ambient.
  • 3.2.- Factors que afecten a la corrosió d’un metall.
    • Els fenòmens corrosius es produeixen per corrosió directa o corrosió
    • electroquímica . Es poden agrupar en quatre grans blocs segons els
    • agents que les ocasionen:
    • de tipus biològic. 
    • corrents erràtics.
    •   tensions acumulades. 
    • de tipus atmosfèric.
    • De tipus biològics.
    • Consisteixen en bacteris que poden actuar alterant el pH del medi o
    • produint . Afecta principalment a les canonades metàl·liques
    • soterrades i és difícil de combatre.
    • Corrents erràtics.
    Les fuites de productes contaminants o explosions habituals a lles línies de ferrocarril i torres elèctriques poden produir corrosió. S’utilitzen recobriments bituminosos per evitar-ho.
    • Tensions acumulades.
    • Corrosió accelerada i triangular degut a les tensions mecàniques
    • externes o internes. Especial atenció als llautons, on es pot evitar la
    • corrosió amb tractaments tèrmics.
    • De tipus atmosfèric.
    L’atmosfera conté la presència de partícules en suspensió a l’aire, d’elevats graus d’humitat i d’atmosferes marines o molt polucionades.
  • 3.3.- Mètodes per evitar o retardar la corrosió d’un metall.
    • Els materials estan exposats contínuament a diversos ambients
    • d’interacció material-ambient que provoquen la pèrdua o el
    • deteriorament de les propietats físiques. Els mecanismes de
    • deteriorament són diversos segons el metall, la ceràmica o el polímer.
    • El principal mitjà per prevenir la corrosió és la selecció de materials .
    • Hi han diversos tipus de protecció:
    • Protecció per recobriment.
    • Protecció per capa química.
    • Protecció catòdica.
    • Corrents impreses.
    • Inhibidors.
    • Protecció per recobriment.
    • a) Recobriments no metàl·lics:
    • Pintures i vernissos :s’intenta aïllar el metall de l’ambient.
    • Plàstics: resistents a l’oxidació i flexibles, però resisteixen poc al calor. El més utilitzat és el PVC.
    • Esmalts i ceràmics: resisteixen a altes temperatures i desgasts.
    • b) Recobriments metàl·lics
    • Immersió: Es recobreix el metall en un bany de metall fos i forma una fina capa protectora
    • Electrodeposició: pas de corrent elèctric per dins d’una dissolució on el càtode tenim la peça a protegir. Per electròlisi sobre el metall es forma una capa d’un metall protector (zinc: galvanització).
    • Protecció per capa química.
    • La reacció de peces amb un agent químic forma una capa protectora.
    • Dos tipus:
    • Cromat: aplicació d’una solució d’àcid cròmic sobre el metall i formació d’una capa d’òxid de crom
    • Fosfatació: aplicació d’una solució d’àcid fosfòric sobre el metall, que forma una capa de fosfats protectora.
    • Protecció per capa catòdica.
    Es situa el metall per a protegir com a càtode i un altre d’ànode, el qual es sacrifica (es corroeix i destrueix) donant els seus electrons al metall a protegir. S’utilitza en canonades subterrànies.
    • Corrents impreses.
    • S’utilitza un voltatge extern que para el flux d’electrons necessari per
    • a que la reacció de corrosió continuï.
    • Inhibidors
    S’afegeixen productes químics al metall per a disminuir la velocitat de corrosió. Per exemple: sals de crom als radiadors dels cotxes. 3.4.- Acers inoxidables. Són aliatges de Ferro i d’una quantitat elevada de crom i níquel que fa que es creï una pel·lícula molt fina d’òxid de crom que el protegeix de la corrosió.
    • Per tal de dur a terme la part experimental vaig escollir cinc metalls a tractar:
    • Ferro
    • Coure
    • Alumini
    • Plom
    • Zinc
    • Per tal de mesurar la corrosió en els metalls esmentats vaig escollir diferents ambients:
    • Intempèrie
    • Atmosfera humida
    • H2O dolça
    • H2O salada
    • Vinagre
    • Coca-Cola
    • Intempèrie amb vernís
    • Atmosfera humida amb vernís
    • H2O salada amb vernís
    • Corrents elèctric
    • Atmosfera contaminant
    Part Experimental
    • Per tal de mesurar la corrosió dels diferents metalls en els diferents ambients escollits vaig utilitzar
    • 11 peces de cadascun. Va ser un procés molt llarg i laboriós.
    • 9 de les peces les vaig tenir durant dos mesos i setmanalment les eixugava, els hi canviava l’aigua, els hi treia la pols, etc. Posteriorment les pesava en a balança i recollia la massa de cada metall en unes taules que vaig crear per tal d’ordenar totes les dades obtingudes setmanalment. També vaig prendre fotos cada setmana a tots els metalls per veure el progrés de la corrosió de cadascun visualment.
    • Els metalls de corrent elèctric els vaig tenir durant quinze dies amb un corrent continu de 4’5 V, utilitzant el següent muntatge:
    • Els metalls en atmosfera contaminant van estar durant una setmana, dins de la campana de gasos del laboratori de l’institut , en vasos de precipitats tancats i amb metabisulfit sòdic, creant així un ambient contaminant de diòxid de sofre ( SO2).
    Procés experimental
  • Tractament de les dades experimentals Després d’haver recollit totes les dades vaig fer una gràfica, una taula de valors i el percentatge de corrosió de cada metall utilitzant l’Excel. Tot això, juntament amb les fotos que mostraven un clar progrés de les peces, vaig aconseguir extreure les conclusions del treball. Es pot consultar més informació a l’Annex-4. A continuació mostraré cada l’ambient més corrosiu de cada tipus de metall, i les taules les quals mostren tots els metalls i la seva evolució: NOTA: * El t% de corrosió està expressat en valors positius (+), que indiquen un guany de massa, o valors negatius (-), que indiquen una pèrdua de massa. Els valors de conclusió de la corrosió de cada metall s’ha fet seguint aquest criteri de Nivells de Corrosió: BAIXA MODERADA ALTA < 0,5 0,5 - 1,5 > 1,5
    • FERRO: Coca-Cola
    Gràfica Taula de Dades 2ª Setmana 7ª Setmana Temps (set) Massa (g) INICI 129,06 1ªSETMANA 129,13 2ªSETMANA 129,08 3ªSETMANA 129,07 4ªSETMANA 128,98 5ªSETMANA 128,94 6ªSETMANA 128,9 7ªSETMANA 128,87
  • FERROS EN DIFERENTS AMBIENTS FERRO Aspecte inicial del metall Aspecte final del metall t% de corrosió* Conclusió Intempèrie Negre metàl·lic, superfície llisa Ataronjat , superfície desgastada -0,07 corrosió baixa Atm. Humida Negre metàl·lic, superfície llisa Ataronjat , superfície deformada 0,05 corrosió baixa H2O dolça Negre metàl·lic, superfície llisa Ataronjat, superfície mig-alterada -0,2 corrosió baixa H2O Salada Negre metàl·lic, superfície llisa Ataronjat, superfície disminuïda -0,19 corrosió baixa Vinagre Negre metàl·lic, superfície llisa Ataronjat, superfície engrisida -1 corrosió baixa Coca-Cola Negre metàl·lic, superfície llisa Ataronjat, superfície enfosquida i llimada -0,21 corrosió baixa Intemp.vernís Negre metàl·lic, superfície llisa Ataronjat, superfície intacta (una mica laterals) 0 corrosió nul·la Atm. Humida vernís Negre metàl·lic, superfície llisa Ataronjat, superfície intacta 0 corrosió nul·la H2O salada vernís Negre metàl·lic, superfície llisa Ataronjat, superfície amb capes 0,03 corrosió baixa Corrent elèctric Negre metàl·lic, superfície llisa Negre, superfície sense oxidació 0,03 corrosió baixa Atm.contaminant Negre metàl·lic, superfície llisa Negre, superfície sense oxidació    0,03 corrosió baixa 
    • COURE: Vinagre
    Gràfica Taula de Dades Inici 6ª Setmana 7ª Setmana Temps (set) Massa (g) INICI 71,33 1ªSETMANA 71,18 2ªSETMANA 71,14 3ªSETMANA 71,13 4ªSETMANA 71,08 5ªSETMANA 71,07 7ªSETMANA 70,95
  • COURES EN DIFERENTS AMBIENTS COURE Aspecte inicial del metall Aspecte final del metall t% de corrosió* Conclusió Intempèrie Marró metàl·lic, superfície llisa Metall enfosquit, superfície amb principi d'oxidació 0,03 corrosió baixa Atm. Humida Marró metàl·lic, superfície llisa Metall blavenc, superfície amb nivells d'oxidació 0,02 corrosió baixa H2O dolça Marró metàl·lic, superfície llisa Marró metàl·lic, superfície llisa -0,39 corrosió baixa H2O Salada Marró metàl·lic, superfície llisa Metall amb diverses tonalitats blaves -0,32 corrosió baixa Vinagre Marró metàl·lic, superfície llisa Metall amb capes de enfosquiment diferenciades -0,53 corrosió moderada Coca-Cola Marró metàl·lic, superfície llisa Metall amb una part més enfosquida -0,3 corrosió baixa Intemp.vernís Marró metàl·lic, superfície llisa Marró metàl·lic, superfície llisa 0 corrosió nul·la Atm. Humida vernís Marró metàl·lic, superfície llisa Metall amb punts d'oxidació i sense vernís -0,03 corrosió baixa H2O salada vernís Marró metàl·lic, superfície llisa Metall ennegrit i verdós, superfície amb butllofes -0,12 corrosió baixa Corrent elèctric Marró metàl·lic, superfície llisa Metall amb diferents enfosquiments 3,18 corrosió alta Atm.contaminant Marró metàl·lic, superfície llisa Amb taques enfosquides    0,04 corrosió baixa 
    • ALUMINI: Vinagre
    Gràfica Taula de Dades Inici 6ª Setmana 7ª Setmana Temps (set) Massa (g) INICI 21,93 1ªSETMANA 21,01 2ªSETMANA 21 3ªSETMANA 20,99 4ªSETMANA 21,02 5ªSETMANA 20,99 6ªSETMANA 20,98 7ªSETMANA 20,95
  • ALUMINIS EN DIFERENTS AMBIENTS ALUMINI Aspecte inicial del metall Aspecte final del metall t% de corrosió* Conclusió Intempèrie Gris metàl·lic, superfície llisa Metall amb superfície amb vernís puntejat -2,51 corrosió alta Atm. Humida Gris metàl·lic, superfície llisa Metall opac -0,14 corrosió baixa H2O dolça Gris metàl·lic, superfície llisa Metall engrisit 3,21 corrosió alta H2O Salada Gris metàl·lic, superfície llisa Metall engrisit i opac -3,22 corrosió alta Vinagre Gris metàl·lic, superfície llisa Gris metàl·lic, superfície llisa -4,47 corrosió alta Coca-Cola Gris metàl·lic, superfície llisa Metall amb taques marrons i tacte aspre -4,3 corrosió alta Intemp.vernís Gris metàl·lic, superfície llisa Metall amb superfície amb vernís puntejat 0,29 corrosió baixa Atm. Humida vernís Gris metàl·lic, superfície llisa Metall amb parts amb i sense vernís 0,09 corrosió baixa H2O salada vernís Gris metàl·lic, superfície llisa Gris metàl·lic, superfície llisa -0,05 corrosió baixa Corrent elèctric Gris metàl·lic, superfície llisa Gris metàl·lic, superfície llisa -0,71 corrosió moderada Atm.contaminant Gris metàl·lic, superfície llisa Gris metàl·lic, superfície llisa  0  corrosió nul·la 
    • PLOM: Atmosfera Contaminant
    Gràfica Taula de Dades Inici Final Temps(set) Massa (g) INICI 20,75 FINAL 19,93
  • PLOMS EN DIFERENTS AMBIENTS PLOM Aspecte inicial del metall Aspecte final del metall t% de corrosió* Conclusió Intempèrie Gris, superfície rugosa Punts petits blancs -0,81 corrosió moderada Atm. Humida Gris, superfície rugosa Metall amb part blanca 0,04 corrosió baixa H2O dolça Gris, superfície rugosa Metall blanc i llis -0,78 corrosió moderada H2O Salada Gris, superfície rugosa Metall amb part blanca 7,94 corrosió alta Vinagre Gris, superfície rugosa Metall emblanquit i marronós -1,84 corrosió alta Coca-Cola Gris, superfície rugosa Metall marronós -0,55 corrosió moderada Intemp.vernís Gris, superfície rugosa Gris, superfície rugosa -0,06 Corrosió baixa Atm. Humida vernís Gris, superfície rugosa Gris, superfície rugosa 0 corrosió nul·la H2O salada vernís Gris, superfície rugosa Punts petits goguencs -0,04 corrosió baixa Corrent elèctric Gris, superfície rugosa Força punts blancs 15,42 corrosió alta Atm.contaminant Gris, superfície rugosa   Marques blanques   -3,95 Corrosió alta 
  • ZINC: Vinagre Gràfica Taula de Dades 4ª Setmana 6ª Setmana 7ª Setmana Temps (set) Massa (g) INICI 5,43 1ªSETMANA 4,15 2ªSETMANA 3,98 3ªSETMANA 1,51 4ªSETMANA 0,69
  • ZINCS EN DIFERENTS AMBIENTS ZINC Aspecte inicial del metall Aspecte final del metall t% de corrosió* Conclusió Intempèrie Gris metàl·lic, superfície rugosa Gris metàl·lic, superfície rugosa 0,32 corrosió baixa Atm. Humida Gris metàl·lic, superfície rugosa Metall opac 0,87 corrosió moderada H2O dolça Gris metàl·lic, superfície rugosa Metall blanc, superfície aspra 1,65 corrosió alta H2O Salada Gris metàl·lic, superfície rugosa Metall força blanc, superfície aspra 1,28 corrosió moderada Vinagre Gris metàl·lic, superfície rugosa Dos trossos petits -87,29 corrosió alta Coca-Cola Gris metàl·lic, superfície rugosa Metall marronós, superfície enganxosa -1,72 corrosió alta Intemp.vernís Gris metàl·lic, superfície rugosa Metall parcialment negre -0,51 corrosió moderada Atm. Humida vernís Gris metàl·lic, superfície rugosa Metall opac 2,92 corrosió alta H2O salada vernís Gris metàl·lic, superfície rugosa Metall opac i enfosquit 1,28 corrosió moderada Corrent elèctric Gris metàl·lic, superfície rugosa Metall opac -0,51 corrosió moderada Atm.contaminant Gris metàl·lic, superfície rugosa Gris metàl·lic, superfície rugosa    -0,17 corrosió baixa 
  • CONCLUSIONS FINALS DEL Treball De Recerca “OXIDACIÓ-CORROSIÓ”
    • Els 5 metalls estudiats presenten corrosió (alta, moderada i baixa) en tots els medis estudiats.
    • El medi més corrosiu és el Vinagre (medi àcid amb un pH= 2,44).
    • S’ha comprovat que són eficaces les proteccions dels metalls (vernís,corrent elèctric de baix voltatge), ja que la corrosió és molt menor.
    • Cal evitar el fenomen de la corrosió dels metalls perquè té una gran importància econòmica per a les empreses, organismes públics i particulars s’han de gastar molts diners en protegir totes les estructures metàl·liques per evitar el desgast que provoca. Per tant, tots els esforços que es facin per mirar de reduir aquest fenomen tenen una gran importància econòmica.
    • Finalment, la nostra hipòtesis de partida s’ha confirmat : els diferents paràmetres plantejats al principi del treball afecten, de forma diferent, a varis tipus de metalls utilitzats en el treball.
  • Valoració Personal
    • Havent acabat el treball, faré la valoració personal:
    •  
    • En un principi, el tema em semblava que havia estat molt tractat en
    • altres treballs de recerca, la qual cosa em donava la sensació de que
    • no seria interessant i no em cridaria l’atenció.
    •  
    • Però, conforme ha anat passant el temps m’ha agradat més el treball
    • i han succeït coses en els experiments que m’han sorprès i m’han fet
    • veure que l’oxidació i la corrosió dels metalls és un tema molt
    • interessant i gràcies al qual he après molt sobre processos que
    • ocorren cada dia, que els considerem normals però que en realitat
    • són complexos i interessants d’observar.
  • Agraïments
    • Pr. J.M. Aliaga Tomàs.
    • Pr. J.M. Aleu del Departament de Fabricació Mecànica.
    • A la meva germana Andrea.
    • Als meus pares.
    • Als amics.