¿De qué factores depende la corrosión del hierro?

Pequeña investigación escolar sobre los factores de los que depende la corrosión del hierro

1. Cristina Santiago Barrera
Desirée Santana Rodríguez
Catherine Mendoza Marrero
Cynthia Machín Pérez
Trabajo coordinado y dirigido por el profesor de Física y Química:
Francisco Martínez Navarro
Grupo Curie. 4ºA ESO.
IES Alonso Quesada. Mayo del 2005
Realizando una pequeña investigación

2. 1. Introducción: Investigación realizada
El Objetivo de esta investigación ha sido
estudiar de qué factores depende la
corrosión del hierro.
Para ello nuestras hipótesis principales
han sido que el hierro se oxida mucho
más fácilmente en presencia de:
 oxígeno,
 humedad (vapor de agua),
 salitre (sal común)
 y en medio ácido.
1.1 Objetivo
1.2 Hipótesis
1.3 Diseño experimental
Para controlar todas estas variables hemos diseñado un plan experimental,
diseñando más de 30 experiencias controladas sometiendo a 22 clavos de
hierro a diferentes condiciones. Analizando en cada caso los resultados
obtenidos.

3. 2.1 ¿Qué es la corrosión del hierro?
Es la interacción del hierro con
el medio que lo rodea (oxígeno
y humedad), produciéndose el
consiguiente deterioro del
mismo en sus propiedades
tanto físicas como químicas, al
formarse el herrumbre o
hidróxido de hierro (III).

4. La manera más simple de evitar la
corrosión es formar una barrera entre el
metal y la atmósfera. Esta puede ser:
 una capa de pintura (pinturas de minio:
óxido de plomo)
 una capa de aceite (grasas, plásticos
sintéticos)
 Otra forma consiste en recubrir el hierro
de una fina capa de otro metal más activo
frente al oxígeno, como el cinc o cromo (hierro
galvanizado).
2.2. ¿Cómo evitar la corrosión?
Normalmente Se forma una pila
electroquímica, donde el metal más activo
hace de ánodo de sacrificio y se oxida, así
se protegen las tuberías subterráneas de
hierro o los cascos de los barcos, que
quedan protegidas catódicamente.

5. 3.1 Diseño experimental (Materiales)
Material Necesario Reactivos
22 tubos de ensayo 30 clavos de
hierro
agua
3 gradillas para tubos de
ensayo
Laminas de Zn Sal (Na Cl)
Cucharas de plástico Alambre de
cobre
Ca Cl
2
Pinzas Plomo NaOH
tapones Papel de estaño
(Platina)
Aceite de
oliva
6 frascos con tapa Agua destiladaCoca cola
Algodón Bebida
Energética
(Red Bull)
3 velas Vinagre
1 afilador de metal Vaselina
1 afilador de plástico Brillo de uñas
etiquetas

6. 3.2 Diseño experimental (Procedimiento)
El procedimiento consiste en poner clavos de hierro limpio en
distintos medios experimentales (tubos de ensayo y frascos)
que nos permitan controlar las distintas variables (oxígeno,
humedad, acidez, salinidad, etc.) y observar el estado de los
clavos de hierro, su corrosión al cabo de unos días. Para ello
preparamos unas tablas en las que podemos describir la
composición de cada tubo, anotar su composición y anotar los
resultados experimentales al cabo de unos días. Analizamos
los datos para poder sacar conclusiones o repetir nuevas
experiencias de control para confirmar los resultados.
TuboDescripciónHipótesisObservación ConclusionesTuboDescripciónHipótesisObservación Conclusiones

7. 4. Realización de la experiencia y datos experimentales (1)
Tubo Descripción Hipótesis Observaciones Conclusión
1
Clavo solo Ensayo en
blanco
Se oxida poco y
forma corrosión muy
lentamente
La corrosión
requiere oxigeno y
humedad.
2 Clavo con brillo Pensamos que se
oxida menos
Se oxido menos El brillo protege
3 Clavo con laca de uñas
rosa
Pensamos que se
oxida menos
Se oxido menos La laca protege
4 Clavo con vaselina Pensamos que se
oxida menos
Se oxido menos La vaselina protege
5 Clavo mojado con
aceite
Pensamos que se
oxida menos
Se oxido menos El aceite protege
6 Clavo mojado con
vinagre
Creemos que se
oxida más rápido
Se oxida más rápidoEl medio ácido
favorece la corrosión
*7
Frasco con clavo y
CaCl
2
(deshidratante)
Se oxida menos El CaCl
2
lo
utilizamos para
quitar la humedad
Sin humedad no hay
corrosión.
8
Frasco con clavo y vela
encendida (cerrado)
Se oxida menos La vela la utilizamos
para quitar O
2
Sin oxígeno no hay
corrosión







*9
Frasco con clavo, vela
encendida y CaCl
2

(cerrado)
Se oxida menos Intentamos quitar
humedad y O
2
Sin oxígeno y
humedad no hay
corrosión

8. Tubo Descripción Hipótesis Observaciones Conclusión
En
Líquidos
Mitad sumergido /
sumergido total
2 clavos
1 pequeño/1
mediano
Agua y humedad causantes
de la corrosión
10 Clavo en agua
destilada
Se oxida pero, poco
y tarda.
Se oxida más el
parcialmente sumergido
Se oxida, al actuar más el
oxígeno, en el parcialmente
sumergido.
*11
Clavo en disolución
saturada de sal y agua
destilada
Se oxida más que en
agua pura
Se oxida más que en agua
pura.
El agua salada
concentrada favorece
la corrosión
12 Clavo en disolución
diluida de sal y agua
destilada
Creemos que se
oxida más pero no
tanto como la
anterior
Se oxida más que en agua
pura.
El agua salada favorece la
corrosión
13 Clavo en Coca Cola Pensamos que se
oxida más
Se oxida mas que en agua La coca cola tiene pH
ácido. Favorece la
corrosión
14 Clavo en Red Bull Se oxida más Se oxida mas que en agua El Red Bull favorece la
corrosión
*15
Clavo en vinagre Pesamos que en
medio ácido se oxida
más
El medio ácido
favorece la corrosión.
2 tubos
Sin sal / Con sal
Se oxida más en
medio ácido y
salado.
Se oxida más en la sal. La sal favorece la corrosión
4. Realización de la experiencia y datos experimentales (2)

9. 4. Realización de la experiencia y datos experimentales (3)
Tubo Descripción Hipótesis Observaciones Conclusión
16 Clavo con lámina de
Al
No se oxida No se oxida. El Al protege la
corrosión.
17 Clavo con alambre de
Cu
El cobre no sirve de
protección, es poco
activo, menos que el
hierro
Se oxidó. El cobre no protege
de la corrosión. Es
poco activo.
18 Clavo con clip El clip no protege de
la corrosión
19 Clavo envuelto en
platina
1 tubo
No se oxida No se oxidó La platina protege
de la corrosión.
20 Clavo con lámina de
Zn
Protección anódica
no se oxida
No se oxidó El cinc protege de la
corrosión.
*21
Clavo con NaOH
(base)
Indicador papel pH
fenolftaleina
En medio básico se
oxida menos
Ver como influye el
pH (pH=14). No se
oxido
En medio básico
fuerte no hay
oxidación.
Experiencia final
22 7 clavos con HCl
(ácido clorhídrico
concentrado)
Los clavos van a
desaparecer
(Fe+2HClFeCl
2
+H
2
)
Ver como influye el
pH (pH=1)
Se oxidan y
reaccionan con él.
*23
Afiladores de metal y
de plástico
Se oxidara antes la
cuchilla del de
plástico
Se oxidó más el de
plástico
El metal menos
activo protege al Fe

10. 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Oxi Hum Oxi+Hum OX+Hu+Ac Ox+Hu+Sal
Corrosión
Influencia del oxígeno, la humedad,
el medio ácido y salino en la corrosión
(Resultados en diagrama de barras)

11. Observaciones:
Después de Semana Santa, pasados unos 10 días, se
podía observar como la cuchilla del afilador metálico
no había sido oxidada a pesar de haberse sometido a
la humedad y al salitre de una disolución salina.
La cuchilla del afilador de plástico en las mismas
condiciones se oxida mucho más.
4.1 EXPERIENCIA DE LOS AFILADORES
Afiladores: 1 afilador de metal y 1
de plástico dentro de frascos con
agua y sal.
Hipótesis: en el afilador de metal se
va a oxidar antes el protector y no la
cuchilla y en el de plástico como no
tiene protector se oxidará la cuchilla.
Conclusión:
El metal de magnesio protegió a la cuchilla de
hierro, oxidándose él a óxido de magnesio blanco
y protegiendo la corrosión de la cuchilla de hierro.
Igual que los remaches de cinc protegen la
corrosión del casco del barco.

12. 5. CONCLUSIONES DE LA INVESTIGACIÓN
•El oxigeno del aire y la humedad son los
responsables de la oxidación del hierro, de su
corrosión, de la formación del herrumbre [hidróxido
de hierro (III).
Según las reacciones químicas:
(1) Hierro + Oxigeno  Óxido de hierro (III)
4 Fe + 3O
2
 2 Fe
2
O
3
(2)Óxido de hierro (III) + Agua  Hidróxido de hierro (III)
Fe
2
O
3
+ 3 H
2
O  2 Fe(OH)
3
 (herrumbre)
Las principales conclusiones de la investigación son:

13. 2. El La sal común y los ácidos potencian la corrosión.
En presencia de sal común y del medio ácido la
corrosión del hierro aumenta

14. 3. Protegen la oxidación del hierro y
su posterior corrosión:
La ausencia de oxígeno.
 La ausencia de humedad.
 El medio básico.
 Recubrimiento con pinturas o
aceites.
 La protección metálica del
hierro, en contacto con el cinc,
magnesio u otros metales más
activos (protección anódica).

15. 6. Difusión e intercambio del trabajo
realizado en nuestro centro
Una vez realizados nuestro trabajo lo presentamos en el
instituto a un concurso de carteles en la semana científica.

16. Perspectivas abiertas por la investigación.
Muchos son los interrogantes a los que en nuestra investigación hemos
respondido, pero muchos más interrogantes nos han surgido en el
transcurso de la misma que nos animan a seguir investigando estos
problemas en el futuro.
Algunos interrogantes pendientes de responder:
¿Cómo influye sobre la corrosión del hierro el pH?
¿Cuál es la composición de las sustancias que se producen en la corrosión
del hierro? ¿Cómo analizarlas?
¿Cómo influye la sal en potenciar la corrosión del hierro?
¿Qué tipo de procesos electroquímicos ocurren en la corrosión del hierro?
¿Cómo se crean las zonas anódicas y catódicas en la corrosión del metal?
¿Qué metales son más activos que el hierro y cómo lo protegen de la
corrosión?
¿Cuál es el metal más apropiado para proteger al hierro y evitar la
corrosión?
¿Por qué se depositan algunos metales sobre el hierro al introducirlo en
disoluciones de sus sales?
… Una investigación lleva siempre a otra nueva investigación

17. Bibliografía consultada:
López, J., López, R y Cardenote, S., Carmona, J (2000).
Técnicas experimentales de laboratorio. 4º de la ESO. Madrid. Mc Graw Hill.
 Piñar, I. (2003) Física y Química. 4º de la ESO. Vizcaya. Oxford Educación.
 Enciclopedia Encarta.
 Enciclopedia Larousse.
Algunas páginas Web
 El rincón de la Ciencia:
http://centros5.pntic.mec.es.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/RC-12.htm
 Bacterias sulfatorreductoras y corrosión
http://www.encuentros.uma.es/encuentros54/bacterias.html
 Protección de la corrosión: http://arqcon.com.ar/pprof/ppcorrosio1.htm
 Tratamiento de la corrosión: http://lenntech.com/espanol/tratamiento-corrosion.htm
 Materiales dentales y aceros en ortodoncia
http://www.odontologia-online.com/estudiantes/trabajos/variosvs01.html
 Estudio del hierro: http://html.rincodelvago.com/el-hierro.html
 Quitar para el estudio de la corrosión: http://www.tecnoedu.com/Armifield/CEQ.php
 Propiedades del hierro: http://www.prodigyweb.net.mx/degcorp/Quimica/Hierro.htm
 Corrosión: http://www.fi.uba.ar/materias6303/Corrosion.pdf
 Corrosión en estructuras y puentes
http://www.solocursos.net/corrosion en estructuras y puentes-slccursos363772.htm
 Corrosión y su tratamiento y prevención. Sustancias que destruyen los materiales
http://www.monografias.com/trabajos3/corrosion/corrosion.shtml

18. Grupo Curie: IES Alonso
Quesada . Mayo 2005