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DESGASTE Y DETERIORO DE LOS METALES
(OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN)
Diseño y adaptación para su prueba en el aula-laboratorio del CCH: Héctor Martínez Muñoz
Agosto de 2015
Indagando un poco...
¿Sabías que la corrosión es el proceso mediante el cual se produce deterioro en los materiales por la acción química de las sustancias del entorno en el que se encuentran?
La importancia el conocimiento profundo de este fenómeno, desde un punto de vista tecnológico, cada día cobra mayor relevancia, puesto que el efecto, hoy se sabe que ocurre, no solo en los metales sino que cualquier elemento o compuesto químico lo puede sufrir.
En los metales, la corrosión les provoca alteraciones en sus propiedades físicas; su comportamiento mecánico cambia sustancialmente cuando sufren el fenómeno: se vuelven frágiles, se agrietan o incluso acaban disolviéndose (Bockris y Reddy 1980).
El fenómeno de la corrosión (efecto externo en los materiales) se encuentra ligado a un efecto interno en las moléculas, que en química se explica por un proceso interno al que se le llama oxidación, el cual ocurre conjuntamente con la reducción química de los átomos de las sustancias.
Conceptos importantes: Elementos metálicos, corrosión, oxidación y reducción.
¿Qué vamos a hacer?
Con esta actividad se proponen varias experiencias mediante las cuales se puede poner de manifiesto la oxidación de metales como el hierro, cobre, aluminio, cinc y plomo; para el efecto haremos uso de algunas presentaciones de uso común como clavos, alambres, laminillas y papel aluminio. Los reactivos que se usarán serán los que de forma cotidiana tienen contacto con estos materiales, tal es el caso del agua, vinagre, coca cola y sulfato de cobre… bueno pues ¡veremos qué pasa!
Conceptos importantes: Propiedades de los metales, agente oxidante, agente reductor, reacciones de óxido-reducción y números de oxidación.
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Los metales y reactivos que se usarán en estas experiencias se indican en la tabla 1, junto con una indicación de cómo y dónde se pueden obtener. Además de esto, es preciso disponer de una decena de vasos de plástico desechables y un par de vasos de unos 200 mL.
Tabla 1. Metales y reactivos utilizados en las experiencias propuestas. Metales Dónde y cómo encontrarlo
Hierro, Fe Clavos comunes de hierro. En ferreterías y grandes almacenes.
Cobre, Cu Tuberías para la conducción de agua, cables eléctricos y monedas antiguas de 20 cents. En ferreterías y grandes almacenes.
Aluminio, Al Papel de aluminio para envolver alimentos. En supermercados. Cinc, Zn Pilas salinas, incluso si están gastadas.
Plomo, Pb Plomo para pesca, figuras o acumuladores. En tiendas especializadas en pesca y grandes almacenes.
Otros Dónde y cómo encontrarlo Lija para
metales
En ferreterías.
Pinzas de
punta En la herramienta de papa.
Vinagre De la cocina de mama. En supermercados. Coca-Cola En la tienda.
Sulfato de
cobre En droguerías y tiendas especializadas en fertilizantes o en el tratamiento de agua de piscinas. Fenolftaleína Principio activo en algunas pastillas laxantes. En farmacias.
El procedimiento a seguir es el siguiente;
1. Se toman 4 vasos desechables (aunque se pueden usar platos), se etiquetan y se llenan parcialmente con las siguientes disoluciones:
• Vaso 1: 100 mL de agua. Este será el experimento de control. • Vaso 2: 100 mL de vinagre.
• Vaso 3: 100 mL de agua y unos 50 g de sulfato de cobre. Para preparar esta disolución es preciso calentar.
• Vaso 4: 100 mL de coca-cola.
2. Además, en los vasos 1 y 2 se añaden unos mililitros de fenolftaleína, que puede obtenerse a partir de pastillas laxantes.
3. Por equipo trabajaran un metal, consultar con su profesor.
Hierro
1) Se toman 4 clavos de unos 10 cm de longitud. 2) Lijar todos los clavos
3) Introducirlos en los vasos con las soluciones preparadas anteriormente y registra el tiempo.
4) Antes de terminar la clase observar los vasos y anota todas tus observaciones si es posible toma fotografías y registra el tiempo. 5) En la segunda sesión, observa las soluciones y los clavos, toma nota de
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6) Analiza lo que sucede comparando los resultados obtenidos en cada plato con los observados en el experimento de control.
Cobre
1) Se toman 4 trozos de cable de cobre o 4 trocitos de una tubería de cobre.
2) Lijar la superficie.
3) Introducirlos en los vasos con las soluciones preparadas anteriormente y registra el tiempo.
4) Antes de terminar la clase observar los vasos y anota todas tus observaciones si es posible toma fotografías y registra el tiempo. 5) En la segunda sesión, observa las soluciones y los clavos, toma nota de
todas tus observaciones si es posible toma fotografías y registra el tiempo.
6) Analiza lo que sucede comparando los resultados obtenidos en cada plato con los observados en el experimento de control.
Aluminio
1) Se toman 4 trozos de papel de aluminio.
2) Introducirlos en los vasos con las soluciones preparadas anteriormente y registra el tiempo.
3) Antes de terminar la clase observar los vasos y anota todas tus observaciones si es posible toma fotografías y registra el tiempo. 4) En la segunda sesión, observa las soluciones y los clavos, toma nota de
todas tus observaciones si es posible toma fotografías y registra el tiempo.
5) Analiza lo que sucede comparando los resultados obtenidos en cada plato con los observados en el experimento de control.
Zinc
1) Se toman 4 trozos de cinc. 2) Lijar la superficie.
3) Introducirlos en los vasos con las soluciones preparadas anteriormente y registra el tiempo.
4) Antes de terminar la clase observar los vasos y anota todas tus observaciones si es posible toma fotografías y registra el tiempo. 5) En la segunda sesión, observa las soluciones y los clavos, toma nota de
todas tus observaciones si es posible toma fotografías y registra el tiempo.
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¿Qué pasó?
Describe lo que ocurrió en cada uno de los vasos y con cada uno de los metales; para ello llena la siguiente tabla de resultados:
PLATO METAL
OBSERVACIONES
Apariencia inicial Apariencia intermedia Apariencia
Fe
Cu
Vaso 1 Al
Zn
Pb
Fe
Cu
Vaso 2 Al
Zn
Pb
Fe
Cu
Vaso 3 Al
Zn
Pb
Fe
Cu
Vaso 4 Al
Zn
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Para pensar…
¿Hubo en algún plato, con alguno de los metales, el efecto conocido como corrosión?
Existen diferencias en la reactividad de los metales… ¿cuál resultó más activo?
Se observaron diferencias en la reactividad de las sustancias de cada uno de los vasos… ¿cuál mostró mayor poder oxidante?
¿Existe alguna relación entre la corrosión y la oxidación de los metales?
Con relación a lo observado en el experimento… ¿cómo se puede expresar el fenómeno de la oxidación de los metales?6
Ahora intenta expresar con símbolos, fórmulas y ecuaciones lo que le
ocurrió a cada uno de los metales con los reactivos de cada uno de los vasos.
REACTIVO METAL ECUACIÓN QUÍMICA
Fe
Cu
Al
Zn
Pb
Fe
Cu
Al
Zn
Pb
Fe
Cu
Al
Zn
Pb
Fe
Cu
Al
Zn
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Expresa los cambios ocurridos, al menos con uno de los reactivos y sus ecuaciones químicas, los números de oxidación de cada uno de los elementos participantes.
