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Universidad Industrial de Santander Escuela de Ingeniería Química 21458 Corrosión y su control 2017-II

EXPERIMENTO DE LA GOTA DE EVANS (EVANS DROPLET CORROSION CELL)

Integrantes:

Luisa Fernanda Torres Téllez. 2144123 Cristyan José Correa Bautista. 2142117

Acerca del creador Ulick Richardson Evans (1889-1980) fue un investigador y autor especializado en ciencias naturales, electroquímica, corrosión y oxidación de metales, nacido en Wimbledon, Inglaterra [1]. Se le conoce formalmente, por todos sus diferentes aportes, como el “padre de la ciencia moderna de la corrosión y la protección de metales” [2]. Su obra póstuma en corrosión se publicó en 1924, con el nombre de “Corrosion of metals” [2].

U. R. Evans

Experimento de la Gota (celda o pila de concentración) Desarrollado en 1926, consistió en depositar gotas salinas sobre placas de acero recién lijadas. Dichas gotas contenían NaCl (Cloruro de Sodio), con pequeñas cantidades de ferrocianuro de potasio (o Rojo de Prusia, K3[Fe(CN)6]) y el famoso indicador de pH: fenolftaleína (C20H14O4) [3]. U. R. Evans realizó este experimento con el fin de ilustrar la operación que se da en una celda o pila de concentración de oxígeno, y así poder estudiar los efectos de corrosión en metales de manera experimental [4]. Cuando se depositaron estas gotas sobre las placas, se producían inicialmente unas manchas rosas y otras azules repartidas de forma aleatoria; luego se formarían anillos (uno interno de color azul, y uno externo de color rosado) así mismo, se formaba la típica herrumbre de color marrón [3].

(1889-1980)

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Figura 1. Ensayo de la Gota de Evans: a) Comienzo de formación de zonas anódicas (coloreadas de azul debido al ferrocianuro de potasio) y de zonas catódicas (coloreadas de rosa debido a la fenolftaleína) b) Etapa posterior del ensayo de Evans; se origina un ánodo central (azul) y un cátodo en forma de corona circular (rosa) c) Corte transversal ideal del ensayo de la gota con las reacciones básicas que se producen tanto en la zona anódica como en la catódica [3].

Evans empleó la figura 1.C y explicó el suceso que ocurría [3]: -

El hierro al oxidarse se combina con el ferrocianuro de potasio, formando un complejo muy estable de color azul (de ahí que las zonas anódicas se tiñan de azul). debido a la formación de cationes Fe2+, así [4]:

En cambio, en el cátodo se produce la reducción del oxígeno disuelto en el agua y se forman iones OH- así:

Todo lo anterior, en presencia de la fenolftaleína, genera el color rosa ya que el medio se alcaliniza [3]. Las zonas cercanas a la periferia de la gota tenían acceso al oxígeno del aire y por ello funcionaban como cátodos (reducción). En cambio, las zonas debajo del centro de la gota tenían menos acceso al oxígeno, esto debido a que el oxígeno disuelto necesitaba difundirse a través del volumen de la gota para reponer el oxígeno consumido inicialmente en la superficie del acero, bajo el centro de la gota. Por eso actúa como ánodo (oxidación) [3].

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Universidad Industrial de Santander Escuela de Ingeniería Química 21458 Corrosión y su control 2017-II Evidentemente la prueba es un método que promueve la corrosión de un medio específico como una lámina de acero, con el fin de analizar los componentes propios de la celda o pila de concentración generada.

Figura 2. Lo que se da en este tipo de celdas es una corrosión localizada [5]

El fenómeno anterior se puede conocer como corrosión por principio de aireación diferencial, en el cual los minerales más pequeños que contenía el agua se depositaban sobre el material haciendo que se creara una diferente aireación entre la superficie metálica y el agua depositada; en aquellos lugares donde los minerales cubrían la superficie se empezaba a notar deterioro (por la falta de oxígeno presente en esas zonas) y los lugares donde no se depositaba el mineral, la superficie se mantenía [6]. En los procesos de corrosión se presentan reacciones de oxidación y

reducción en sustratos metálicos, estas zonas atacadas por este fenómeno se conocen como zonas catódicas y anódicas, como ya es sabido [6]. Dichas zonas se pueden observar realizando una pequeña practica de laboratorio, donde el material metálico se deposita en placas de vidrio o reloj de luna y usando agar-agar (gel que impide la difusión del color) caliente, se mezcla con reactivos indicadores para colorear las zonas donde se produce la oxidación (color azul-verdoso) y reducción (color rosa) [7].

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Cabe aclarar también que en una práctica donde se realice este tipo de prueba, ya que se trata de una pila de concentración, la diferencia de potencial que se genera durante el proceso puede detectarse y medirse [6]. Además la presencia de gradientes de concentración de Oxígeno disuelto es suficiente para generar la aparición de dicho potencial, permitiendo ser un indicador de las reacciones Redox propias de la prueba [7]. Un ejemplo común de prueba, es empleando una serie de clavos de acero, en un mismo medio oxidante y a diferentes condiciones [7].

Figura 3. Ejemplos de resultados obtenidos a escala de laboratorio [6] [7]

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REFERENCIAS [1] [Fecha de acceso: 07/09/2017] Corrosion Doctors. Ulick Richardson Evans (18891980). http://corrosiondoctors.org/Biographies/EvansBio.htm. [2] [Fecha de acceso: 07/09/2017] Ulick Richardson Evans, 31 March 1889 - 3 April 1980. http://rsbm.royalsocietypublishing.org/content/27/234 [3] S. Feliu, M.C Andrade. Corrosión y protección metálicas. Vol.1. Editorial Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Madrid. 1991. Pp. 6-7. [4] E. McCafferty .Introduction to Corrosion Science. Editorial Springer Science & Business Media. 2010. Pp. 88-89 [5] R. P. Frankenthal, G. S. Frankel. Corrosion Science: A Retrospective and Current Status in Honor of Robert P. Frankenthal: Proceedings of the International Symposium. Editorial ECS. 2002. Pp.91-92 [6] [Fecha de acceso: 07/09/2017] EVANS DROP EXPERIMENT. https://daveh88.wordpress.com/2015/01/03/corrosion-laboratory/ [7] [Fecha de acceso: 07/09/2017] Degradation and Surface Engineering. https://camilabalbani.wordpress.com/2014/12/16/corrosion-laboratory-1/

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