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IES Pedro de Valdivia

 

 

Para empezar, veamos este video

http://www.youtube.com/watch?v=MEuiKkvCFaQ

Porqué se para la oxidación de los materiales.

 

Los metales puros tienen un estado natural que desde el punto de vista energético no es el mejor.

Explicamos este aspecto.

Al producirse un proceso de Oxidación, tenemos:

Metal + Ox√≠geno -> √ďxido del metal +- Energ√≠a

En la mayoría de los casos, se libera energía y por tanto se llama Exotérmica ( El Oro es un caso especial )

" Si estamos con menos energía oxidado, pues a oxidarse ".

Por tanto, el estado natural del metal es a Oxidarse puesto que así tiene menos energía

Tomamos dos casos, el aluminio y le Hierro ( los dos se oxidan ).

La energía que se libera por mol * de Oxigeno es para el aluminio 1045 Kj y 508 Kj para el hierro, por tanto sacamos la conclusión que el aluminio se oxida con mas "ganas " que el hierro. Pero sabemos que esto no es cierto..

Se define como mol la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales ( átomos, moléculas .. ) como átomos hay en 12 gramos de carbono-12.

El n√ļmero de unidades elementales existentes en un mol de sustancia es, por definici√≥n, una constante y de valor 6.022‚ÄČ√ó1023 .

Velocidad de Oxidación.

Los alabes met√°licos de un reactor son de metal. Poca gracia hace que pasado unos viajes encontremos que la oxidaci√≥n ha sido tan fuerte que tengamos que reemplazarlos. ¬Ņ Que material debemos elegir ?

Si consideramos que la velocidad de Oxidación mide el tiempo que transcurre para que la oxidación alcance 0,1 mm de profundidad a una temperatura de 0,7 la de fusion tenemos que:

Para el Aluminio es muy largo y para el hierro, solo de 24 horas.

¬Ņ Que ocurre ?

Cuando se oxida el metal, tenemos una reacción del tipo:

M + 1/2 O2 ---> MO que se descompone en dos

1¬ļ de Oxidaci√≥n, o sea, que el elemento pierde electrones M --> M2+ + 2 e-

2¬ļ Una de Reducci√≥n , o ganancia de electrones Tipo 1/2 de O2 + 2 e- --> O2-

Vamos a explicar y justificar lo anterior

Vemos que es relativamente f√°cil y r√°pido que un material se oxide, al menos en una primera capa. Pero ¬Ņ qu√© ocurre con las dem√°s hasta llegar al 0,1 mm ?

Para que las capas internas se sigan oxidando hace falta una de estas dos condiciones

1¬ļ Que el cati√≥n met√°lico se mueva por el √≥xido provocando la reducci√≥n del ox√≠geno en la interfase √≥xido-capa externa

2¬ļ Que solo pasen los electrones, provoquen la reducci√≥n del Ox√≠geno y despu√©s este vuelva a la capa de metal produciendo la oxidaci√≥n en la capa metal-√≥xido

En la figura de la p√°gina 31 tenemos que en 1¬ļ caso , la nueva formaci√≥n de √≥xido la tenemos en la capa mas externa mientras que en el 2¬ļ caso, la formacion del oxido es en el interior del metal.

En el caso del aluminio, este proceso es muy dificil y por tanto la capa de óxido de aluminio protege de nuevas oxidaciones. En el caso del hierro, es diferente.

Actividad de la p√°gina 32.

Visto el concepto del libro de la relacion de Pilling, realizar el ejercicio de la pagina 32.

2¬ļ Calcular la relacion de Pilling-Bedworth para el √≥xido f√©rrico Fe2O3

Si la densidad es 5,242 g/cm3 y la densidad del metal puro es 7,8 g/cm3

 

Ganancia de peso en el oxido

La velocidad de oxidación de un metal depende de otros factores, principalmente la Temperatura y la presión

  • Si la Temperatura es alta, la difusion o movimiento de iones met√°licos o del Ox√≠geno se ve favorecida ( aplicamos energ√≠a t√©rmica ).
  • Si la presi√≥n del Ox√≠geno es elevada, el energ√≠a potencial del mismo hace que su movimiento sea mayor dentro del compuesto y por tanto mejora el proceso de Oxidaci√≥n.

No todos los √ďxidos se portan igual. En los diagramas tenemos dos posibles comportamientos. El primero es lineal y la velocidad para ganar peso no depende del tiempo. ¬ŅQue quiere decir esto.?

Si la relación de P.B es alta o baja, el oxido o se agrieta o se desprende y por tanto el paso del tiempo no repercute sobre la velocidad a la que se oxida porque " El oxido no ayuda a parar el proceso de oxidación "

Si por el contrario, la relación P.B es sobre 1, la capa de óxido se forma y ayuda a que la oxidación no continué en el tiempo, o dicho de otra forma , la velocidad al principio será rápida y después de un tiempo lenta.

Ver los dos diagramas para comprobar como se pierde peso. Cabe destacar lo curioso del Wolframio que tiene pendiente negativa ( Kl negativo ) debido a la volatilidad del óxido.

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