Electrólisis y Corrosión: Aplicaciones y Protección de Metales
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Los procesos electrolíticos tienen numerosas e importantes aplicaciones en nuestra sociedad.
Es la base de algunos procesos industriales. Uno de los más importantes es la electrólisis del cloruro de sodio, de la que se obtiene Cl2, que se emplea como blanqueante (en la industria papelera), desinfectante (por ejemplo, para purificar el agua) y para fabricar HCl. Otro proceso electrolítico importante es el de Al2O3 para obtener aluminio metálico.
La electrólisis del cloruro de sodio se puede realizar en estado fundido o en disolución acuosa (agua del mar). En el primer caso se obtiene Cl2 gas y Na metal, y en el segundo caso, H2 y Cl2 en estado gaseoso e hidróxido de sodio acuoso.
(En estado fundido, la hemos estudiado anteriormente)
Electrólisis del NaCl en Disolución Acuosa
Semirreacción de oxidación (ánodo): 2Cl-(l) - 2e- → Cl2 (g)
Semirreacción de reducción (cátodo): 2H2O (l) + 2e- → H2 (g) + 2OH-(aq)
Reacción redox global de la cuba: 2H2O(l) + 2Cl-(aq) → Cl2 (g)+ H2 (g) + 2 OH-(aq)
Se obtienen Cl2 y H2 en compartimentos separados para evitar que reaccionen entre sí y se forme HCl. Los OH- se recogen en forma de NaOH.
Recubrimientos Metálicos y Galvanizado
Otra de las aplicaciones importantes de la electrólisis son los recubrimientos metálicos o galvanizado de metales, con dos fines fundamentalmente:
- Dorado o plateado de objetos metálicos para su embellecimiento. La electrólisis de una disolución conteniendo iones Au3+ o Ag+, sobre la superficie metálica que se quiere tratar, permite alcanzar este fin.
- Recubrimientos de superficies metálicas, hierro o acero, con metales que resistan mejor la corrosión (con Zn, Ni, Cr, etc.).
Corrosión de Metales
La corrosión tiene gran transcendencia económica ya que puede llegar a inutilizar piezas y estructuras con el evidente peligro y perjuicio.
La corrosión es el deterioro que sufren especialmente los metales. La mayoría de los metales expuestos a la intemperie se corroen, perdiendo las propiedades que justifican su uso.
El ejemplo más típico es la formación de herrumbre u oxidación del hierro. Se forma un compuesto de color marrón naranja, denominado herrumbre u orín: Fe2O3 · nH2O.
Protección Contra la Corrosión
Existen varios sistemas para proteger el hierro o el acero (aleaciones de hierro con < 1% de C). Una de ellas es prevenir la oxidación recubriendo el metal con una capa protectora que evite el contacto con el oxígeno atmosférico y la humedad. Estas capas pueden ser pintura, por ejemplo, de minio. Otra posibilidad es recubrir el hierro con otro metal que se oxide antes, formando éste una capa protectora. El hierro galvanizado, es hierro protegido con una capa de cinc. El cinc también se oxida, pero la fina capa de óxido que forma es impermeable y adherente e impide que la oxidación del cinc progrese. Si la capa de cinc se perfora, y la capa de hierro entra en contacto con aire húmedo, se formaría una pila local o micropila. Como el cinc tiene un potencial redox más negativo que el del hierro, el primero actuaría como ánodo y el hierro como cátodo. De este modo, quedaría inhibida la corrosión del hierro, gracias a la oxidación del cinc.
La protección duraría mientras haya cinc.