La Quimica

La oxidación de hierro

Oxidación del hierro metálico a Fe(II), que permanece en disolución (no en una disolución propiamente dicha o como acostumbras a ver las disoluciones, sino en la interfase hierro-aire de la superficie del metal. Recordemos que interviene agua de la atmósfera y se crea una especie de película).

Lo que sucede en esta etapa es que se da un proceso análogo al de una pila galvánica. La superficie del hierro funciona como ánodo (recuerda que en el ánodo tiene lugar la oxidación) y el Fe metálico pasa a Fe(II), según la semirreacción:

Fe –> Fe2+ + 2e

Una región contigua de la superficie del metal funciona como cátodo (recuerda que en el cátodosiempre tiene lugar la reducción), y en él se produce la reducción del oxígeno atmosférico a agua, según la semirreacción:

1/2 O2 (g) + 2H+(ac) + 2e –> H2O (l)

La reacción global es:

Fe(s) + 1/2 O2 (g) +2H+(ac) –>Fe2+(ac) + H2O (l)

Probablemente te preguntes de dónde salen los protones que intervienen en la semirreacción de reducción del oxígeno atmosférico a agua si, en principio, no tenemos ningún ácido. Estos protones proceden de diversos ácidos que encontramos en el ambiente, por ejemplo el ácido carbónico, H2CO3 (¡el de los refrescos con gas!) que se produce por reacción entre el dióxido de carbono atmosférico, CO2, y el agua; o bien por el ácido sulfúrico presente en la atmósfera debido a la lluvia ácida (reacción del trióxido de azufre, SO3, con agua, para dar H2SO4) en zonas contaminas con óxidos de azufre.

El potencial de esta pila galvánica se puede calcular con los potenciales estándar de reducción de cada una de las dos semirreacciones:

Eo = Eo(cátodo) – Eo(ánodo) = 1,23 – (-0,44) = 1,67V

Un valor positivo considerablemente alto (recuerda que un valor positivo de potencial estándar en una pila implica una variación de energía libre de Gibbs negativa, es decir, una reacción espontánea).

ETAPA 2:

Oxidación del hierro (II) a hierro (III) y formación de óxido de hierro (III), Fe2O3 (en realidad se forma el compuesto n-hidratado, es decir, precipita con cierta cantidad no homogénea de moléculas de agua y su fórmula se representa como Fe2O3•nH2O). El óxido de hierro (III) es un compuesto insoluble y precipita en forma de herrumbre sobre la superficie del metal. Es este óxido de hierro (III) el que conocemos habitualmente como óxido (decimos que el hierro está oxidado) y tiene color rojizo o anaranjado. Aquí tienes un ejemplo, que una imagen vale más que mil reacciones:

Éste cualquier día deja en el suelo a alguien. ¿Quién iba a decir que un día fue una tuerca reluciente? ¡Quién la ha visto y quién la ve!

Por tanto, en la segunda etapa el proceso de oxidación continúa según la ecuación:

2Fe2+(ac) + 1/2O2 (g) + 2H2O –> Fe2O3 (s) + 4H+(ac)

A parte de formarse la herrumbre, en esta segunda etapa se regeneran los protones consumidos en la primera, lo que hace más fácil que el proceso continúe avanzando.

El óxido de hierro (III), Fe2O3, se deposita en forma de polvo ocre sobre la superficie del hierro metálico, formando

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