Corrosión Electroquímica: Conceptos Fundamentales y Tipos de Celdas

En la corrosión electroquímica, la superficie metálica es sede de dos reacciones de electrodo, que ocurren en lugares diferentes, ánodos y cátodos locales y que, consideradas conjuntamente, constituyen el proceso global de corrosión.

Las Semirreacciones Parciales

• Proceso de Oxidación (anódico): los iones metálicos pasan al electrolito liberando una cantidad equivalente de electrones.
• Proceso de Reducción (catódico): Los electrones liberados por el metal se combinan con átomos, moléculas o iones de la solución reduciéndolos.

Conceptos Clave en la Corrosión Electroquímica

• Electrodo: sistema formado por un material metálico inmerso en un electrolito.
• Potencial del Electrodo: Potencial eléctrico que adquiere un material metálico inmerso en un electrolito con respecto a la solución considerada eléctricamente neutra. El valor absoluto del potencial del electrodo no puede ser determinado experimentalmente.

Celdas de Referencia y Potencial Estándar

• Celdas de Referencia: sistemas estándares usados para medir los potenciales de electrodo.
• Electrodo de Hidrógeno: consiste en una lámina de platino platinizado sumergida en una solución ácida de actividad unitaria de iones hidronio a una presión parcial de hidrógeno gaseoso de 1 atm. Su potencial de electrodo se considera cero (Eº=0) por convenio.
• Potencial Estándar: es el valor que obtiene el potencial de electrodo cuando los iones metálicos se encuentran en actividad unitaria, a presión atmosférica y a una temperatura de 25 ºC.

El agrupamiento de los potenciales estándar se conoce como serie electroquímica, series emf o potenciales de oxidación-reducción o redox. Estas representan una medida de la tendencia de los metales a corroerse.

Tipos de Electrodos de Referencia

• Electrodos de Calomelanos: son muy usados en pruebas de laboratorio, son fáciles de construir y mantienen un potencial constante.
• Electrodo de Cobre/Sulfato de Cobre: Formado por cobre metálico sumergido en una solución concentrada de sulfato de cobre. Muy usado en las medidas de campo. Resistente a choques. Potencial reproducible.
• Electrodo de Plata/Cloruro de Plata: este electrodo se prepara plateando, por electrólisis, un alambre de platino sellado en un tubo de vidrio, empleando como electrolito cianuro de plata de alta pureza. Después, la capa de plata se convierte parcialmente en cloruro de plata haciendo que actúe como ánodo en HCl diluido.

Tipos de Celdas de Corrosión

La corrosión se genera como consecuencia de la presencia de zonas anódicas y catódicas estables, motivadas por diferencias de potencial electroquímico entre las diferentes partes de la superficie metálica. Tales diferencias de potencial pueden ser generadas por: heterogeneidades en el metal, en el electrolito, de tipo físico.

Las Heterogeneidades: son responsables de que determinadas regiones del metal requieran menos energía que otras para lograr que un átomo pierda electrones, abandone la red cristalina y pase al electrolito (zonas con menor potencial de ionización).

Clasificación de las Celdas de Corrosión

Celdas de Acción Local

Son generadas por heterogeneidades presentes en la superficie metálica. Se desarrollan cuando el metal se expone a un electrolito (agua, soluciones salinas, ácidos, álcalis).

Heterogeneidades que Promueven las Pilas de Acción Local

• Límites de Grano: son regiones heterogéneas, en las que las diferencias interatómicas son mayores y por lo tanto tienen menor energía de enlace.
• Orientación de los Granos: los granos con átomos orientados en diferentes direcciones presentan diferentes potenciales por las diferentes densidades atómicas que exhiben sus planos.
• Dislocaciones Emergentes: por introducción de un plano adicional o ausencia de un plano atómico.
• Regiones de Metal Deformado en Frío: en las regiones deformadas en frío se acumulan defectos que generan una estructura altamente desorganizada con gran densidad de dislocaciones.
• Acabado Superficial Heterogéneo: se debe a efectos de deformación en frío.
• Partículas Contaminantes: producto de procesos de fabricación.
• Macrosegregaciones: distribución no uniforme de elementos aleantes en las distintas zonas de una pieza.
• Microsegregaciones: La composición química del sólido varía a medida que una aleación se solidifica.
• Fases Dispersas en la Matriz: muchas actúan como cátodos.