Equilibrio Ácido-Base, Redox y Corrosión: Conceptos Clave y Aplicaciones

Teorías Ácido-Base

• Arrhenius:
  • A: Sustancia que cede protones.
  • B: Cede iones hidróxido.
• Lowry:
  • A: Donador de H⁺.
  • B: Aceptor de H⁺.
• Lewis:
  • A: Sustancia que actúa como aceptor de electrones.
  • B: Dador de electrones.

pH y Soluciones Tampón

pH = 7: Solución neutra. pH < 7: Solución ácida. pH > 7: Solución básica.

Soluciones Tampón: Solución que se emplea para mantener constante el pH medio.

Tipos de Soluciones Tampón:

Mezcla de ácido débil (AD) y sal de ácido débil y base fuerte (BF) o mezcla de base débil (BD) y sal de base débil y ácido fuerte (AF).

Propiedades de las Soluciones Tampón:

• El pH no varía con la dilución.
• El pH varía con la adición de cantidades de ácido o bases fuertes.
• El poder tampón máximo corresponde a cantidades equimoleculares de ácido o base y sal.

Neutralización y Valoración

La reacción de un ácido con una base es la neutralización.

Valoración de Disoluciones: Determinar la concentración de una sustancia mediante la reacción con otra disolución de concentración conocida.

• Punto de Equivalencia: Mismo número de equivalentes de base y de ácido.
• Punto Final: Cambio de color del indicador.

Solubilidad y Complejación

El coeficiente de solubilidad de una sustancia es la máxima cantidad de soluto que se disuelve en una cantidad de disolvente a una temperatura determinada.

Equilibrio de Complejación:

Aplicaciones:

• Análisis Químico Cualitativo: Separar componentes de una disolución.
• Análisis Químico Cuantitativo:
  • Valoraciones: Valoración de precipitación y de complejación.
  • Gravimetrías: Obtención de compuestos muy insolubles.
• Tratamiento de Aguas Residuales: Eliminar aniones o cationes por precipitación.

Reacciones Redox

• Reductor: Átomo, ion, etc., que cede electrones.
• Oxidante: Átomo, ion, etc., que capta electrones.
• Oxidación: Proceso donde hay pérdida de electrones.
• Reducción: Ganancia de electrones.
• Ánodo: Electrodo donde tiene lugar la semirreacción de oxidación.
• Cátodo: Electrodo donde tiene lugar la semirreacción de reducción.

Tipos de Electrodos:

• Metálicos en contacto con sus propios iones.
• Metal inerte más gas en contacto con sus iones.
• Electrodos metálicos en contacto con una sal insoluble que contenga el catión del metal.

Electrólisis

A través de un aporte de energía eléctrica podemos lograr que un proceso tenga lugar en sentido inverso a aquel en que es espontáneo.

Corrosión Metálica

Las reacciones de corrosión electroquímicas son reacciones redox en las que un metal es oxidado por acción del oxígeno o de los ácidos en un ambiente húmedo que permita la oxidación a velocidad apreciable.

Corrosión de Metales Ferrosos:

Exige la presencia de oxígeno y agua. Un 20% del hierro se usa para reemplazar materiales corroídos.

Mecanismo de Corrosión:

Las semirreacciones de oxidación y reducción tienen lugar en distintos sitios de la superficie del metal. Los dos medios diferentes se pueden producir por presencia de humedad, ausencia de oxígeno o por impurezas o defectos en los cristales.

Factores que Influyen en la Corrosión:

Factores Dependientes de la Naturaleza del Metal:

• A menor potencial, más fácil la corrosión.
• Si hay cátodo, aumenta la corrosión.
• Menor sobretensión, mayor corrosión.
• Menor pureza, mayor corrosión.
• Menor tamaño de grano, mayor corrosión.
• Las tensiones aumentan la corrosión.
• Si el volumen del óxido es menor que el volumen del metal, aumenta la corrosión.
• Producto soluble aumenta la corrosión.

Factores Dependientes del Medio Ambiente:

• Gases disueltos en agua aumentan la corrosión.
• Más oxígeno, más velocidad de corrosión.
• Mayor conductividad, mayor corrosión.
• Mayor temperatura, mayor corrosión.
• Inhibidores retardan la corrosión.

Control de la Corrosión

Factores para Evitar la Corrosión:

• Elección del metal (aumentar AEºREDUCCION).
• Eliminar la humedad.
• Controlar el pH del medio.
• Evitar el diseño de pliegues.

Métodos para Impedir la Corrosión:

• Usar ánodos de sacrificio.
• Protección catódica (imponer una corriente eléctrica que convierta el metal en cátodo).
• Pasivación del metal: Formar una capa de óxido continuo y adherente.
• Usar inhibidores de corrosión.