Corrosión
1.- ¿Qué diferencias hay entre pasividad y corrosión uniforme en relación a formación y propiedades del material?
Pasividad: capa protectora que impide la corrosión en condiciones que debería existir. Esto se obtiene al someter al metal a soluciones oxidantes concentradas.
Corrosión uniforme: es una reacción electroquímica que ocurre en toda la superficie del metal; por lo tanto, la corrosión se forma naturalmente en un ambiente que lo permita y es indeseada, en cambio la pasividad se forma intencionalmente para proteger la pieza.
¿Porqué un material puro es más inestable que un material corroído?
Ya que en estado puro las energías son mayores; por lo tanto, tienden a combinarse para disminuir su energía, el material se corroe.
2.- Explique el mecanismo de corrosión homogénea de acero en un ambiente ph=3. Ánodo
Al existir una diferencia de potencial en la pieza se crea un ánodo y un cátodo, lo que crea un flujo de electrones.
En este caso el ambiente ácido actúa como electrolito que consume los electrones, producíéndose la corrosión en la zona anódica y quedando protegida la catódica.
Soluciones ácidas:
3.- ¿Cuáles son los pasos de transformación de una molécula
C2H6 hasta C10000 H20000?
Primero el gas etileno se pasa (C2H6) se pasa por bombas y catalizadores. Proceso en el cual se sacan dos hidrógenos y creando un enlace doble, luego este enlace se rompe para generar un monómero de etileno. Por polimerización por adición la molécula crece hasta la molécula final. Para que no se puedan seguir agregando mero para no sobrepasar el tamaño de la molécula, se completa con radicales en este caso radical Cl?.
4.- Comente sobre la corrosión de los siguientes pares galvánicos Cu-Fe, Si-Fe, C-Fe
Cu-Fe= se corroe el acero y se protege el cobre.
Si-Fe=
C-Fe=
5.- Describa el mecanismo de corrosión de una celda de concentración de oxígeno, una de tensiones y una de uniones metálicas.
Corrosión de una celda de concentración de oxígeno: La transferencia de electrones se produce de una zona de baja concentración de oxígeno a una de alta concentración. El metal que se encuentra en disolución de baja concentración de oxígeno se comporta como ánodo y el que se encuentra en el de alta concentración se comporta como cátodo.
Corrosión bajo tensiones: es un proceso de fisuración del tipo frágil que se inicia en discontinuidades superficiales tales como rayas, picaduras, etc. Para que pueda avanzar necesita de una acción simultánea de esfuerzos de tracción, ambiente agresivo y aleación. La fisura avanza en dirección perpendicular al esfuerzo de tracción.
Corrosión por rendijas: es el proceso que ocurre cuando se unen dos metales como abrazaderas, empaquetaduras, etc. La rendija permite la entrada de electrolito, pero este no circula por ella. Se forman micro celdas de concentración que actúan en el interior por cambios químicos locales: como baja concentración de oxígeno, falta de inhibidores, acumulamiento de iones agresivos.
6.- ¿Cómo se puede formar ácido clorhídrico en el fondo de una picadura de acero inoxidable, indique reacciones y resultados finales.
Si se disuelve la capa pasiva del acero INOX, queda en contacto con el ambiente iniciándose la corrosión localizada en donde se forma una picadura, e incorporándose a al reacción los iones cloro presentes que disuelven el cromo formando cloruro de cloro, formándose una celda galvánica en que el fondo se comporta como ánodo por defecto de oxígeno y la superficie como cátodo.
La reacción libera iones metálicos y la presencia de iones cloro en el ambiente forma ácido clorhídrico de acuerdo a la siguiente reacción:
HCl = ácido clorhídrico.
¿Qué otro efecto catastrófico se puede agregar en relación al mecanismo de corrosión en este caso?
Las picaduras además pueden actuar como serios concentradores de esfuerzos.
7.- ¿Qué es un inhibidor de corrosión? Describa su efecto
Los inhibidores agregados al electrolito producen una polarización del ánodo o cátodo frenando las reacciones químicas correspondientes reduciendo así la rapidez de corrosión.
8.- Explique sintéticamente el principio de la protección catódica. Teórico y práctico
Se puede controlar la corrosión por el método de protección catódica por el que se suministran electrones a la estructura metálica que se desea proteger. El suministro de electrones se puede hacer a través de ánodos de sacrificio y corrientes impuestas.
Ánodos de sacrificio:Consiste en unir un material más anódico que el metal en la encontramos la celda galvánica y formar una nueva celda. Este metal pasa a ser el ánodo en la nueva celda y provee los electrones necesarios para proteger el sistema.
Corrientes Impuestas: En este sistema una fuente externa de corriente continua se emplea para entregar electrones a un ánodo insoluble, estos ánodos se consumen muy lentamente comparados con los ánodos de sacrificio y son pequeños.
9.- ¿Qué es corrosión, oxidación y pasividad?
Corrosión: Es el deterioro del material como resultado de un ataque químico del entorno.
Oxidación:Es la reacción mediante la cual los metales botan iones metálicos al electrolito (ambiente en el cual están, solución acuosa, etc.).
Pasividad: capa protectora que impide la corrosión en condiciones que debería existir. Esto se obtiene al someter al metal a soluciones oxidantes concentradas.
10.- Explique que ocurre durante una corrosión galvánica entre dos elementos de distinto potencial
El elemento mas electronegativo se comportara como ánodo liberando electrones y corroyéndose, estos electrones circulan a la zonas de mayor potencial denominado cátodo el donde se consumen, protegíéndose este elemento.
11.- De ejemplos de cuatro pares galvánicos típicos, indicando cual es el ánodo y cual es el cátodo
Ánodo Cátodo
Acero Bronce
Acero Cobre
Aluminio Latón
Zinc Cobre
12.- ¿Qué se entiende por efecto de superficie en corrosión, explique por una relación de área desfavorable, se recomienda proteger el cátodo del medio ambiente.
Una relación de área desfavorable es una gran área catódica y una pequeña anódica (Aa/Ac=<1). Se sabe que el ánodo se corroe para que proteja el cátodo, el cual consume los electrones que le transfiere el ánodo, en al medida que le ánodo se corroe aumenta la densidad de corriente en el con el consiguiente aumento de la velocidad de corrosión.
Es conveniente proteger el cátodo del ambiente, esto se logra pintando la superficie, así se restringe el consumo de electrones solo se ocuparán si quedó un área sin pintar.
13.- Explique el efecto de una celda de concentración de oxígeno sobre un material ferroso (como ocurre la corrosión).
(La zona de menor concentración de oxigeno se vuelve anódica con respecto a la zona de mayor concentración de oxigeno que se vuelve catódica, formándose una celda de concentración de oxigeno que acelera la corrosión uniforme en la zona de menor concentración.)
14.- ¿Cuáles son los elementos mínimos necesarios para la corrosión en un ambiente normal?
Electrones, agua y oxígeno.
¿Qué factores aceleran la velocidad de corrosión?
La velocidad de corrosión es aumentada por:
Ácidos, tensiones, diferencias de concentración de oxígeno, impurezas, temperatura.
¿Qué diferencia la corrosión de la oxidación?
Oxidación à Fe 2 O 3 (óxido de fierro) solo se produce con presencia de oxígeno.
Corrosión à Fe(OH) 3 (hidróxido de fierro) debe haber agua en el ambiente.
¿Qué es la herrumbre?
Es el óxido que se genera sobre el cátodo y no sobre el ánodo, estando estos en contacto en presencia de agua y oxígeno hay una fuerte demanda de electrones en el cátodo que son suministrados por el ánodo.
15.- ¿Cómo se consumen los electrones en una solución ácida sin oxígeno y una aireada (con aire disuelto)?
¿Qué se entiende por corrosión galvánica?. En una corrosión galvánica que sucede con el ánodo y el cátodo (reacciones).
Corrosión galvánica: es la corrosión que se produce en un metal por diferencia de potencial en presencia de un electrolito, en donde la parte más electronegativa se comportará como ánodo corroyéndose y la parte más electropositiva como cátodo protegíéndose.
Para analizar las reacciones que ocurren en el ánodo como en el cátodo, vamos a tomar como metal al hierro en presencia de un electrolito de agua más oxígeno.
Explique lo que entiende por una serie galvánica en un determinado electrolito.
Ordenación de elementos metálicos conforme a sus potenciales electroquímicos con referencia a un electrodo estándar (hidrógeno) en un electrolito, donde se corroe el más electronegativo protegiendo a otro metal.
¿Por qué en un par galvánico es más ventajoso que un cátodo de poca superficie? (comparada con el ánodo).
16.- ¿Qué aleaciones se emplean para fabricar ánodos de sacrificio?
Aleaciones base magnesio, base zinc y base aluminio.
¿Que parámetros se emplean para especificar su capacidad, su vida (desgaste) y los requerimientos del material a proteger?
Los parámetros empleados para la elección de un ánodo de sacrificio adecuado para la situación depende de factores como:
– capacidad eléctrica del ánodo.
– Saber la resistividad del electrolito.
– La temperatura a la cual será expuesto.
MATERIALES Plásticos
1.- Que es un polímero radical, monómero, mero y copolímero.
Polímero radical: Es un conjunto de átomos que presenta un electrón libre que puede enlazarse en forma covalente a un electrón desapareado.
Monómero: Compuesto molecular simple que puede unirse covalentemente con otros para formar cadenas moleculares largas.
Mero: unidad que se repite en la cadena polimérica de la molécula.
Copolímero: Generalmente son dos meros diferentes en una cadena, cuya mezcla produce mejoras en las propiedades físicas y mecánicas.
2.- Defina un material plástico, e indique ventajas de un termoplástico y de un termofijo.
Plástico: es un sólido compuesto de moléculas orgánicas grandes llamadas “polímeros”.
Ventajas de un Termoplástico:
– Los termoplásticos son relativamente blandos y dúctiles.
– Son reciclables, se ablandan al calentarse y recuperan su dureza original al enfriarse.
Ventajas de un termofijo:
– Alta rigidez.
– Estabilidad térmica.
– Estabilidad dimensional.
– Resistencia a la fluencia y deformación bajo carga.
– Se pueden usar rellenos para disminuir el costo del producto final.
3.- Dibuje esquemáticamente una molécula de butadieno (C4H6).
4.- Al moldear una pieza de polietileno en una matriz refrigerada por agua, esta queda blanda, con respecto a otra moldeada en una matriz aislante. Explique el origen de estas diferencias.
La pieza de polietileno moldeada en una matriz aislante va a tener un enfriamiento lento. Este enfriamiento posterior de un recocido a cierta temperatura va a permitir el alineamiento en forma paralela de las moléculas quedando un orden cristalino, material duro.
Si el enfriamiento es rápido como el producto moldeado en una matriz refrigerada por agua no hay tiempo suficiente para que las moléculas se ordenen, quedando un material amorfo y flexible.
5.- Porque razón el PVC es reciclable y no así el poliéster.
Porque el PVC es en material termoplástico y el poliéster es termofijo.
6.- Que cambios se deben efectuar en el etileno para producir el teflón.
Los radicales hidrógenos se deben cambiar por radicales flúor.
7.- Porque se ablanda un termoplástico al ser templado y un termofijo se destruye.
Un termoplástico al ser templado tiene la capacidad de ablandarse debilitándose los enlaces de Van der Waals sin romper la molécula polimérica. En cambio los materiales termofijos al ser calentados no se puede cambiar la forma y los excesos de temperatura descomponen las moléculas quedando inutilizables; es decir, no se pueden ablandar por ser una sola molécula con enlaces 100% covalentes.
8.- Que ocurre dentro de un plástico cuando se degrada. Explique con algún ejemplo.
Ej: Melanina + vapor a 150ºC = Se descompone.
Los polímeros al ser sometidos a ciertas condiciones externas, en este caso temperatura se descomponen sacando radicales de la molécula y dejando enlaces libres, estos en conjunto con el oxígeno van a formar enlaces covalentes cruzados entre cadenas.
Un plástico inicialmente deformable, se transforma en un material cristalino de mayor dureza, rigidez y fragilidad.
9.- Como actúa el diluyente (plastificante) dentro de un material plástico.
Los plastificantes tienen baja presión de vapor y bajo peso molecular, por lo que son partículas diminutas que van a ocupar posiciones entre las grandes cadenas de polímeros, incrementando la distancia entre cadenas y reduciendo la fuerza de los enlaces secundarios de Van der Waals (F= 1/d^6).
Son los responsables de dejar a los polímeros blandos, suaves, flexibles y elásticos.
10.- Porque razones a través de una bolsa cerrada de polietileno con el tiempo se escapa el aire y no la humedad.
La molécula del polietileno forma una especie de malla, la cual solo va a ser permeable a moléculas pequeñas como la de oxígeno pero no a moléculas grandes como la de agua.
11.- Que es polímero por adición y un elastómero.
Polímero por adición: Es en proceso en el cual reaccionan monómeros que se van uniendo uno a uno, a modo de cadena para formar una macro molécula lineal.
Elastómero: Son materiales de moléculas grandes las cuales después de ser deformadas a temperatura ambiente, recobran su estado inicial de equilibrio al liberar la fuerza que los deformó.
12.- Cual es el origen de las propiedades carácterística de los elastómeros. En que se diferencia un caucho de un elastómero.
El origen de las propiedades de un elastómero es que las moléculas se encuentran enrolladas pero están en equilibrio. Al aplicar una fuerza las estiro, si suelto esta vuelven a su estado inicial. Esto es carácterístico de este tipo de material y explica la buena elasticidad que poseen.
Si al soltar la fuerza la velocidad de recuperación es lenta se habla de un elastómero. Si esta velocidad de recuperación es rápida se habla de un caucho.
Un caucho es un elastómero, pero un elastómero no un caucho.
13.- Describa la estructura atómica de un material confeccionado a partir de un polímero termoplástico y otro a partir de otro termofijo.
Termoplástico: A nivel de molécula se encuentran unidos mediante enlaces covalentes, entre moléculas los enlaces son de Van der Walls. Esto es porque presenta dos enlaces activos creciendo solamente en forma lineal.
Termofijos:
La estructura atómica de un material solo presenta enlaces covalentes, es solo una molécula unida 100% covalente. Esto se debe a que el mero presenta más de dos enlaces activos.
14.- Comente sobre el efecto de relleno en termoplásticos y termofijos.
Los materiales de relleno mejoran las propiedades mecánicas de los polímeros, como resistencia a la tracción y compresión. Además disminuye el costo del producto final, ya que estos materiales baratos sustituyen gran parte del volumen del polímero caro.
15.- Al deformarse caucho, ¿Quién y como es responsable de la restitución de la forma original?
Las moléculas en equilibrio se encuentran enrolladas, al ser aplicada una fuerza se estiran. Al soltar esta fuerza tienden a volver a su estado de mínima energía (enrolladas), con lo cual se explica la restitución a la forma original. En los cauchos la devolución de las moléculas es rápida.
¿Qué sucede cuando se vulcaniza un elastómero a nivel atómico y físico?
A nivel atómico: El azufre a una temperatura app. De 150ºC forma enlaces cruzados entre las moléculas reemplazando los enlaces de Van der Walls por covalentes.
A nivel físico: Se transforma un caucho natural blando e inestable a un material duro y térmicamente estable.
16.- ¿Cómo afecta la ubicación espacial del radical metilo a las propiedades del caucho natural y donde se ubica en cada caso?
Metilo= CH 3
CIS caucho natural
CH 3 y H están situados al mismo lado de la cadena. CH 3 es más grande que H y se dobla la cadena. Material elástico.
TRANS Gutta Percha
CH 3 y H están en lados opuestos de la cadena. Material duro.