Fundamentos de la Oxidación y Corrosión Metálica

Oxidación y Corrosión de Metales

¿Qué es la Oxidación?

Se llama oxidación a la reacción en la que un material se combina con oxígeno para formar óxidos más o menos complejos.

• Reacción exotérmica: Transcurre hacia la formación del óxido.
• Reacción endotérmica: Material difícil de oxidar.

El oro es el único metal estable en estas condiciones (273 K) pues su energía de oxidación es negativa.

Formas de Corrosión

La corrosión puede manifestarse de diversas maneras, siendo las principales:

• Oxidación química: Se da cuando un metal se combina con el oxígeno (pierde electrones), transformándose en un óxido.
• Corrosión electroquímica: Se produce por la aparición de una pila electroquímica, en la cual el metal actúa como ánodo y, por tanto, se disuelve.

Conceptos Clave en Reacciones Redox

En la oxidación se pierden electrones y en la reducción se ganan electrones.

El elemento que se oxida en la reacción de oxidación actúa como reductor y el que se reduce actúa como oxidante.

No puede darse, por tanto, una única semirreacción. Siempre que ocurre una semirreacción es porque ocurre la otra.

Protección contra la Oxidación

El acero dulce es barato, resistente mecánicamente y fácil de conformar pero se oxida fácilmente.

Para protegerlo se recurre a alearlo con otros elementos como el Cr, Al, Si; que posean una energía de oxidación mayor que la suya. De esta forma, el material añadido se oxida antes, frenando la oxidación del hierro dulce como del material aleante, que seguirá produciéndose pero a una velocidad más lenta.

El cromo posee gran afinidad por el oxígeno y reacciona con él, formando una película de óxido de cromo que impide que el oxígeno continúe penetrando en el material y evitando la corrosión y oxidación del hierro, en nuestro caso del acero.

Esta capa se llama capa pasiva. Incluso en el caso de que ocurra daño mecánico o químico, esta capa es autorreparable en presencia de oxígeno. Ejemplo: un 18% de Cr reduce en más de 100 veces la oxidación del acero dulce a 900 ºC; este es el fundamento de los aceros inoxidables.

Corrosión Electroquímica o Galvánica

La corrosión electroquímica o galvánica es la que se produce cuando dos metales de diferente electronegatividad se encuentran en contacto. El metal con mayor electronegatividad se oxida (ánodo), dando lugar a su progresivo deterioro y desprendimiento desde la superficie metálica, en presencia del segundo (cátodo).

Este tipo de reacción es un caso particular de unos sistemas químicos conocidos como pila galvánica.

La pila galvánica está formada por una zona anódica, que es la que se va a corroer, y una zona catódica, que es la que se va a reducir. Los metales de cada zona son distintos y poseen electronegatividades diferentes.

Ambas zonas están en contacto eléctrico a través de un medio que permite la transmisión de los electrones llamado electrolito. Por ejemplo: el agua condensada de la atmósfera o el agua del mar.

Al establecer el contacto eléctrico se observa que el metal más electronegativo actúa como ánodo, oxidándose, y el menos electronegativo se reduce. Aparece así un flujo de electrones desde el ánodo al cátodo y se crea la pila.

Los procesos de corrosión son procesos electroquímicos, produciéndose en la superficie del metal “micropilas galvánicas”, en las cuales la humedad actúa como electrolito y el metal es el ánodo (polo positivo) que se disuelve.

Serie Galvánica

Todos los metales presentan una tendencia a oxidarse que se cuantifica por medio de este potencial de oxidación o electronegatividad; cuanto más alto sea este valor, más noble es el metal, es decir, se oxida con mayor dificultad. La tabla en la que se representan estos valores se conoce como serie galvánica, y es de gran utilidad a la hora de seleccionar un material para una aplicación específica.

Los metales menos electronegativos actúan como cátodos, mientras que los más electronegativos se comportan como ánodos, corroyéndose. El efecto corrosivo es tanto mayor cuanto más separados se encuentren los dos metales en la tabla de electronegatividad.