Para empezar, veamos este video
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 + Oxígeno -> Óxido del metal +- Energía
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 el 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 número de unidades elementales existentes en un mol de sustancia es, por
definición, una constante y de valor 6.022 ×1023 .
Velocidad de Oxidación.
Los alabes metálicos de un reactor son de metal. Poca gracia hace que pasado
unos viajes encontremos que la oxidación ha sido tan fuerte que tengamos que
reemplazarlos. ¿ 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
fusión tenemos que:
Para el Aluminio es muy largo y para el hierro, solo de 24 horas.
¿ Que ocurre ?
Cuando se oxida el metal, tenemos una reacción del tipo:
M + 1/2 O2 ---> MO que se descompone en dos
1º de Oxidación, o sea, que el elemento pierde electrones M --> M2+ + 2 e-
2º Una de Reducción , o ganancia de electrones Tipo 1/2 de O2 + 2 e- --> O2-
Vamos a explicar y justificar lo anterior
Vemos que es relativamente fácil y rápido que un material se oxide, al menos en
una primera capa. Pero ¿ qué ocurre con las demás hasta llegar al 0,1 mm ?
Para que las capas internas se sigan oxidando hace falta una de estas dos
condiciones
1º Que el catión metálico se mueva por el óxido provocando la reducción del
oxígeno en la interfase óxido-capa externa
2º Que solo pasen los electrones, provoquen la reducción del Oxígeno y después
este vuelva a la capa de metal produciendo la oxidación en la capa metal-óxido
En la figura de la página 31 tenemos que en 1º caso , la nueva formación de
óxido la tenemos en la capa mas externa mientras que en el 2º caso, la formación
del oxido es en el interior del metal.
En el caso del aluminio, este proceso es muy difícil y por tanto la capa de
óxido de aluminio protege de nuevas oxidaciones. En el caso del hierro, es
diferente.
Actividad de la página 32.
Visto el concepto del libro de la relacion de Pilling, realizar el ejercicio de
la pagina 32.
2º Calcular la relación de Pilling-Bedworth para el óxido férrico 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 difusión o movimiento de iones metálicos o del
Oxígeno se ve favorecida ( aplicamos energía térmica ).
Si la presión del Oxígeno es elevada, el energía potencial del mismo hace que su
movimiento sea mayor dentro del compuesto y por tanto mejora el proceso de
Oxidación.
No todos los Óxidos se portan igual. En los diagramas tenemos dos posibles
comportamientos. El primero es lineal y la velocidad para ganar peso no depende
del tiempo. ¿Que 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.