Cinética de la corrosión y ley de Faraday en metales

Resumen

El texto explica que la cinética de la corrosión estudia la velocidad de las reacciones, algo que los potenciales de equilibrio no indican. Presenta la ley de Faraday para calcular el peso de metal corroído o electrodepositado y cómo expresar la corrosión como densidad de corriente. También describe métodos experimentales para medir la corrosión uniforme, como la pérdida de peso y la pérdida de espesor.

Puntos clave

Los potenciales termodinámicos no informan sobre las velocidades de las reacciones de corrosión, porque los sistemas en corrosión no están en equilibrio.
La ley de Faraday permite calcular el peso de metal corroído o electrodepositado: w = (I · t · M) / (n · F).
La constante de Faraday es F = 96.500 C/mol o 96.500 A·s/mol.
Usando la densidad de corriente i, la ley se escribe w = (i · A · t · M) / (n · F), con A en cm².
La velocidad de corrosión uniforme se mide por pérdida de peso, a menudo en mg/dm²·día (mdd), o por pérdida de espesor por unidad de tiempo.

Ponte a prueba

Cinética de la Corrosión

Cinética de la corrosión: Hasta ahora, nuestro estudio de la corrosión de metales ha estado centrado sobre condiciones de equilibrio y tendencias de los metales a corroerse, habiéndose relacionado con los potenciales de electrodo estándar de los metales. Sin embargo, los sistemas en corrosión no están en equilibrio y, por consiguiente, los potenciales termodinámicos no nos informan sobre las velocidades de las reacciones de corrosión. Las cinéticas de los sistemas en corrosión son muy complejas y no han sido interpretadas totalmente. En esta sección examinaremos algunos de los aspectos básicos de la cinética de la corrosión.

Velocidad de Corrosión Uniforme o Electrodeposición de un Metal en Solución Acuosa: Ley de Faraday

La cantidad de metal uniformemente corroído de un ánodo o electrodepositado en un cátodo en una disolución acuosa durante un período de tiempo se puede determinar usando la ecuación de Faraday de química general, que establece:

w = (I * t * M) / (n * F) (a)

Donde:

w: Peso del metal (g) corroído o electrodepositado en una solución en un tiempo determinado.
t: Tiempo (seg).
I: Flujo de corriente (A).
M: Masa atómica del metal (g/mol).
n: Número de electrones/átomo producido o consumido en el proceso.
F: Constante de Faraday = 96.500 C/mol o 96.500 A·s/mol.

Densidad de Corriente

A veces, la corrosión acuosa uniforme de un metal se expresa en términos de una densidad de corriente (i), que se suele dar en unidades de A/cm². Sustituyendo I por i * A, la ecuación (a) se convierte en:

w = (i * A * t * M) / (n * F)

i: Densidad de corriente (A/cm²).
A: Área en cm².

Medición Experimental de la Corrosión

En trabajos experimentales, la corrosión uniforme de una superficie metálica expuesta a un ambiente corrosivo se mide de varias formas:

Método de pérdida de peso: Consiste en medir el peso perdido de una muestra expuesta a un ambiente particular y, después de un periodo de tiempo, expresar la velocidad de corrosión como peso perdido por unidad de área de la superficie expuesta por unidad de tiempo.
Ejemplo (VCU): La velocidad de corrosión uniforme se expresa con frecuencia como el peso en mg perdido por decímetro cuadrado por día (mdd).
Pérdida de espesor: Otro método de uso común es expresar la velocidad de corrosión en términos de pérdida en espesor de material por unidad de tiempo.

Para corrosión electroquímica uniforme en ambientes acuosos, la velocidad de corrosión se puede expresar como una densidad de corriente, donde 1 mil = 0.001 in.

Preguntas frecuentes

¿Qué establece la ley de Faraday aplicada a la corrosión?

Establece que el peso de metal corroído o electrodepositado en una disolución acuosa depende de la corriente, el tiempo, la masa atómica del metal y el número de electrones intercambiados, dividido entre la constante de Faraday. Se expresa como w = (I · t · M) / (n · F).

¿Qué unidad se usa habitualmente para expresar la velocidad de corrosión uniforme por pérdida de peso?

Se expresa con frecuencia como los miligramos perdidos por decímetro cuadrado de superficie expuesta por día, abreviado mdd.

¿Por qué la termodinámica no basta para predecir la velocidad de corrosión?

Porque los sistemas en corrosión no están en equilibrio, de modo que los potenciales termodinámicos indican la tendencia a corroerse pero no la velocidad de las reacciones.