Realizando una pequeña investigación

Transcripción

1 Realizando una pequeña investigación

2 1. Introducción: Investigación realizada 1.1 Objetivo El Objetivo de esta investigación ha sido estudiar de qué factores depende la corrosión del hierro. 1.2 Hipótesis Para ello nuestras hipótesis principales han sido que el hierro se oxida mucho más fácilmente en presencia de: oxígeno, humedad (vapor de agua), salitre (sal común) y en medio ácido. 1.3 Diseño experimental Para controlar todas estas variables hemos diseñado un plan experimental, diseñando más de 30 experiencias controladas sometiendo a 22 clavos de hierro a diferentes condiciones. Analizando en cada caso los resultados obtenidos.

3 2.1 Qué es la corrosión del hierro? Es la interacción del hierro con el medio que lo rodea (oxígeno y humedad), produciéndose el consiguiente deterioro del mismo en sus propiedades tanto físicas como químicas, al formarse el herrumbre o hidróxido de hierro (III).

4 2.2. Cómo evitar la corrosión? La manera más simple de evitar la corrosión es formar una barrera entre el metal y la atmósfera. Esta puede ser: una capa de pintura (pinturas de minio: óxido de plomo) una capa de aceite (grasas, plásticos sintéticos) Otra forma consiste en recubrir el hierro de una fina capa de otro metal más activo frente al oxígeno, como el cinc o cromo (hierro galvanizado). Normalmente Se forma una pila electroquímica, donde el metal más activo hace de ánodo de sacrificio y se oxida, así se protegen las tuberías subterráneas de hierro o los cascos de los barcos, que quedan protegidas catódicamente.

5 3.1 Diseño experimental (Materiales) Material Necesario 22 tubos de ensayo 3 gradillas para tubos de ensayo Cucharas de plástico Pinzas tapones 6 frascos con tapa Algodón 3 velas 1 afilador de metal 1 afilador de plástico etiquetas Reactivos 30 clavos de hierro Laminas de Zn Alambre cobre Plomo Papel de estaño (Platina) Agua destilada de agua Sal (Na Cl) Ca Cl 2 NaOH Aceite oliva Coca cola Bebida Energética (Red Bull) Vinagre Vaselina de Brillo de uñas

6 3.2 Diseño experimental (Procedimiento) El procedimiento consiste en poner clavos de hierro limpio en distintos medios experimentales (tubos de ensayo y frascos) que nos permitan controlar las distintas variables (oxígeno, humedad, acidez, salinidad, etc.) y observar el estado de los clavos de hierro, su corrosión al cabo de unos días. Para ello preparamos unas tablas en las que podemos describir la composición de cada tubo, anotar su composición y anotar los resultados experimentales al cabo de unos días. Analizamos los datos para poder sacar conclusiones o repetir nuevas experiencias de control para confirmar los resultados. Tubo Descripción Hipótesis Observación Conclusiones

7 4. Realización de la experiencia y datos experimentales (1) Tubo Descripción Hipótesis Observaciones Conclusión 1 Clavo solo Ensayo en blanco Se oxida poco y forma corrosión muy lentamente La corrosión requiere oxigeno y humedad. 2 Clavo con brillo Pensamos que se oxida menos Se oxido menos El brillo protege 3 Clavo con laca de uñas rosa Pensamos que se oxida menos Se oxido menos La laca protege 4 Clavo con vaselina Pensamos que se oxida menos Se oxido menos La vaselina protege 5 Clavo mojado con aceite Pensamos que se oxida menos Se oxido menos El aceite protege 6 Clavo mojado con vinagre Creemos que se oxida más rápido Se oxida más rápido El medio ácido favorece la corrosión *7 Frasco con clavo y CaCl 2 (deshidratante) Se oxida menos El CaCl 2 lo utilizamos para quitar la humedad Sin humedad no hay corrosión. 8 Frasco con clavo y vela encendida (cerrado) Se oxida menos La vela la utilizamos para quitar O 2 Sin oxígeno no hay corrosión *9 Frasco con clavo, vela encendida y CaCl 2 (cerrado) Se oxida menos Intentamos quitar humedad y O 2 Sin oxígeno y humedad no hay corrosión

8 4. Realización de la experiencia y datos experimentales (2) Tubo Descripción Hipótesis Observaciones Conclusión En Líquidos Mitad sumergido / sumergido total 2 clavos 1 pequeño/1 mediano Agua y humedad causantes de la corrosión 10 *11 Clavo en agua destilada Clavo en disolución saturada de sal y agua destilada Se oxida pero, poco y tarda. Se oxida más que en agua pura Se oxida más el parcialmente sumergido Se oxida más que en agua pura. Se oxida, al actuar más el oxígeno, en el parcialmente sumergido. El agua salada concentrada favorece la corrosión 12 Clavo en disolución diluida de sal y agua destilada Creemos que se oxida más pero no tanto como la anterior Se oxida más que en agua pura. El agua salada favorece la corrosión 13 Clavo en Coca Cola Pensamos que se oxida más Se oxida mas que en agua La coca cola tiene ph ácido. Favorece la corrosión 14 *15 Clavo en Red Bull Clavo en vinagre Se oxida más Pesamos que en medio ácido se oxida más Se oxida mas que en agua El Red Bull favorece la corrosión El medio ácido favorece la corrosión. 2 tubos Sin sal / Con sal Se oxida más en medio ácido y salado. Se oxida más en la sal. La sal favorece la corrosión

9 Tubo *21 22 *23 4. Realización de la experiencia y datos experimentales (3) Descripción Clavo con lámina de Al Clavo con alambre de Cu Clavo con clip Clavo envuelto en platina 1 tubo Clavo con lámina de Zn Clavo con NaOH (base) Indicador papel ph fenolftaleina Experiencia final 7 clavos con HCl (ácido clorhídrico concentrado) Afiladores de metal y de plástico Hipótesis No se oxida El cobre no sirve de protección, es poco activo, menos que el hierro No se oxida Protección anódica no se oxida En medio básico se oxida menos Los clavos van a desaparecer (Fe+2HCl FeCl 2 +H 2 ) Se oxidara antes la cuchilla del de plástico Observaciones No se oxida. Se oxidó. No se oxidó No se oxidó Ver como influye el ph (ph=14). No se oxido Ver como influye el ph (ph=1) Se oxidó más el de plástico Conclusión El Al protege la corrosión. El cobre no protege de la corrosión. Es poco activo. El clip no protege de la corrosión La platina protege de la corrosión. El cinc protege de la corrosión. En medio básico fuerte no hay oxidación. Se oxidan y reaccionan con él. El metal menos activo protege al Fe

10 Influencia del oxígeno, la humedad, el medio ácido y salino en la corrosión (Resultados en diagrama de barras) Corrosión Oxi Hum Oxi+Hum OX+Hu+Ac Ox+Hu+Sal

11 4.1 EXPERIENCIA DE LOS AFILADORES Afiladores: 1 afilador de metal y 1 de plástico dentro de frascos con agua y sal. Hipótesis: en el afilador de metal se va a oxidar antes el protector y no la cuchilla y en el de plástico como no tiene protector se oxidará la cuchilla. Observaciones: Después de Semana Santa, pasados unos 10 días, se podía observar como la cuchilla del afilador metálico no había sido oxidada a pesar de haberse sometido a la humedad y al salitre de una disolución salina. La cuchilla del afilador de plástico en las mismas condiciones se oxida mucho más. Conclusión: El metal de magnesio protegió a la cuchilla de hierro, oxidándose él a óxido de magnesio blanco y protegiendo la corrosión de la cuchilla de hierro. Igual que los remaches de cinc protegen la corrosión del casco del barco.

12 5. CONCLUSIONES DE LA INVESTIGACIÓN Las principales conclusiones de la investigación son: 1. El oxigeno del aire y la humedad son los responsables de la oxidación del hierro, de su corrosión, de la formación del herrumbre [hidróxido de hierro (III). Según las reacciones químicas: (1) Hierro + Oxigeno Óxido de hierro (III) 4 Fe + 3O 2 2 Fe 2 O 3 (2) Óxido de hierro (III) + Agua Hidróxido de hierro (III) Fe 2 O H 2 O 2 Fe(OH) 3 (herrumbre)

13 2. El La sal común y los ácidos potencian la corrosión. En presencia de sal común y del medio ácido la corrosión del hierro aumenta

14 3. Protegen la oxidación del hierro y su posterior corrosión: La ausencia de oxígeno. La ausencia de humedad. El medio básico. Recubrimiento con pinturas o aceites. La protección metálica del hierro, en contacto con el cinc, magnesio u otros metales más activos (protección anódica).

15 Perspectivas abiertas por la investigación. Muchos son los interrogantes a los que en nuestra investigación hemos respondido, pero muchos más interrogantes nos han surgido en el transcurso de la misma que nos animan a seguir investigando estos problemas en el futuro. Algunos interrogantes pendientes de responder: Cómo influye sobre la corrosión del hierro el ph? Cuál es la composición de las sustancias que se producen en la corrosión del hierro? Cómo analizarlas? Cómo influye la sal en potenciar la corrosión del hierro? Qué tipo de procesos electroquímicos ocurren en la corrosión del hierro? Cómo se crean las zonas anódicas y catódicas en la corrosión del metal? Qué metales son más activos que el hierro y cómo lo protegen de la corrosión? Cuál es el metal más apropiado para proteger al hierro y evitar la corrosión? Por qué se depositan algunos metales sobre el hierro al introducirlo en disoluciones de sus sales? Una investigación lleva siempre a otra nueva investigación

16 Bibliografía consultada: López, J., López, R y Cardenote, S., Carmona, J (2000). Técnicas experimentales de laboratorio. 4º de la ESO. Madrid. Mc Graw Hill. Piñar, I. (2003) Física y Química. 4º de la ESO. Vizcaya. Oxford Educación. Enciclopedia Encarta. Enciclopedia Larousse. Algunas páginas Web El rincón de la Ciencia: Bacterias sulfatorreductoras y corrosión Protección de la corrosión: Tratamiento de la corrosión: Materiales dentales y aceros en ortodoncia Estudio del hierro: Quitar para el estudio de la corrosión: Propiedades del hierro: Corrosión: Corrosión en estructuras y puentes en estructuras y puentes-slccursos htm Corrosión y su tratamiento y prevención. Sustancias que destruyen los materiales