La composición y la integridad física de un material sólido

Propiedades químicas

Uno de los factores que limitan de forma notable la vida de un material es la alteración química que puede experimentar en procesos de oxidación o corrosión.

RESUMEN

La composición y la integridad física de un material sólido se alteran en un ambiente corrosivo. Si se trata de la corrosión química, un líquido corrosivo disuelve el material. En la corrosión electroquímica, se retiran átomos de metal del material sólido como resultado de un circuito eléctrico producido. Los metales y ciertos materiales cerámicos reaccionan en un ambiente gaseoso, y el material puede destruirse debido a la formación de óxidos y otros compuestos. Los polímeros se degradan al ser expuestos al oxígeno a temperaturas elevadas. Los materiales pueden alterarse si se les expone a la radiación o incluso a las bacterias. Finalmente, una diversidad de mecanismos de desgaste y de desgaste-corrosión modifica la forma de los materiales.

El secreto para impedir la corrosión consiste en colocar un recubrimiento que evite el contacto con el reactante o aplicar una fuerza impulsora en oposición para reducir la velocidad del proceso. La corrosión química es de especial consideración en muchos sectores.

Naturaleza de la corrosión

La corrosión se subdivide en:

1. Química.

2. Electroquímica.

Corrosión química.

Por corrosión química se entiende la destrucción del metal u otro material por la acción de gases o líquidos no electrolíticos (gasolina, aceites etc.).

Un ejemplo típico de corrosión química es la oxidación química de metales a altas temperaturas.

En la corrosión química, sobre la superficie del metal se forma una película de óxidos. La solidez de esta película es diferente para los diferentes metales y aleaciones. En las aleaciones de hierro con carbono, la película de óxidos es débil, se destruye con facilidad y la oxidación continua realizándose hacia el interior de la pieza.

En otros metales y aleaciones las películas de óxido son muy resistentes. Por ejemplo, al oxidarse el aluminio, sobre su superficie se origina una película firme de óxidos que protege el metal contra la oxidación ulterior.

 Corrosión

Cuando la oxidación de un material concreto se produce en un ambiente húmedo o en presencia de otras sustancias agresivas, se denomina corrosión. Ésta es mucho más peligrosa para la vida de los materiales que la oxidación simple, pues en un medio húmedo la capa de óxido no se deposita sobre el material, sino que se disuelve y acaba por desprenderse.

La corrosión no se verifica de una manera uniforme, sino que existen determinados puntos del material donde el ataque es mayor. Esto da lugar a la formación de importantes fisuras, que pueden llegar a producir una rotura por fatiga o una fractura frágil.

La corrosión se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. De manera más general, puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de menor energía interna. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los metales en cuestión. Otros materiales no metálicos también sufren corrosión mediante otros mecanismos. El proceso de corrosión es natural y espontáneo.

La corrosión es una reacción química (oxidorreducción) en la que intervienen tres factores: la pieza manufacturada, el ambiente y el agua, o por medio de una reacción electroquímica.

Los factores más conocidos son las alteraciones químicas de los metales a causa del aire, como la herrumbre del hierro y el acero o la formación de pátina verde en el cobre y sus aleaciones (bronce, latón).

Sin embargo, la corrosión es un fenómeno mucho más amplio que afecta a todos los materiales (metales, cerámicas, polímeros, etc.) y todos los ambientes (medios acuosos, atmósfera, alta temperatura, etc.).

Es un problema industrial importante, pues puede causar accidentes (ruptura de una pieza) y, además, representa un costo importante, ya que se calcula que cada pocos segundos se disuelven 5 toneladas de acero en el mundo, procedentes de unos cuantos nanómetros o picómetros, invisibles en cada pieza pero que, multiplicados por la cantidad de acero que existe en el mundo, constituyen una cantidad importante.

Corrosión químicaEn la corrosión química un material se disuelve en un medio corrosivo líquido y este se seguirá disolviendo hasta que se consuma totalmente o se sature el líquido y demás para todos.

• PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN

Dentro de las medidas utilizadas industrialmente para combatir la corrosión están las siguientes:

• Uso de materiales de gran pureza.

• Presencia de elementos de adición en aleaciones, ejemplo aceros inoxidables.

• Tratamientos térmicos especiales para homogeneizar soluciones sólidas, como el alivio de tensiones.

• Inhibidores que se adicionan a soluciones corrosivas para disminuir sus efectos, ejemplo los anticongelantes usados en radiadores de los automóviles.

• Recubrimiento superficial: pinturas, capas de oxido, recubrimientos metálicos

• Protección catódica.

• Recubrimientos Protectores

ENLACES QUÍMICOS En la unión o enlace de los átomos pueden presentarse los siguientes casos: 1. Enlace iónico, si hay atracción electrostática. 2. Enlace covalente, si comparten los electrones. 3. Enlace covalente coordinado, cuando el par de electrones es aportado solamente por uno de ellos.

ELEMENTOS QUE FORMAN COMPUESTOS IÓNICOSEl enlace iónico se presenta generalmente entre los átomos de los grupos:

Forman compuestos iónicos aquellos elementos que tienen valores de electronegatividad muydiferentes. Sería el caso del F, Cl, O y S con los metales. En primer lugar nos encontramos con sustancias como el cloruro de sodio, yoduro de potasio,cloruro de magnesio, etc.… que son compuestos de aspecto cristalino, frágiles y con elevados puntosde fusión y ebullición. Son, en general, más o menos solubles en disolventes del tipo del agua y no loson en disolventes del tipo del benceno. No son conductores de la corriente en estado sólido, pero sícuando se presentan fundidos o en disolución. La existencia de este tipo de sustancias, entre las quehemos citado como ejemplos típicos a las sales, está ligada a una forma de enlace que, por razonesque luego veremos, se denomina enlace iónico, designando consecuentemente dichas sustanciascomo compuestos iónicos.

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS COMPUESTOS IÓNICOS Los compuestos iónicos son grandes aglomeraciones de iones positivos y negativos que se"acoplan" en diferentes estructuras dependiendo del tamaño de los mismos. Tienen grandes temperaturas de fusión de de ebullición, por lo tanto, a temperatura ambienteson sólidos.Son muy duros, entendiendo por dureza como capacidad de un material para rayar a otro y no serrayado. Esto es una muestra de la enorme fortaleza de este tipo de enlace, resulta muy difícil separarlos iones. Son muy frágiles, cualquier pequeño golpe los hace fracturarse. Esto se justifica en base a suestructura, un pequeño golpe puede hacer desplazar una capa de iones sobre otras, haciendo que losiones de igual signo acaben enfrentados, y que prevalezca en estas circunstancias las fuerzasrepulsivas; casi podríamos decir que es una autodestrucción de la estructura. No son conductores de electricidad, aunque sí los son si están disueltos en agua. En estascircunstancias, las cargas dejan de ocupar posiciones fijas y pasan a estar en movimiento. Son solubles en agua e insolubles en disolventes orgánicos como el tetracloruro de carbono.

Pueden estar unidos por enlaces sencillos, dobles o triples, dependiendo de los elementos que se unen. Los enlaces covalentes se clasifican en:• Esta formado por elementos no metálicos. Pueden ser 2 o 3 no metales. • Esta basado en la compartición de electrones. Los átomos no ganan ni pierden electrones, COMPARTEN. •ENLACE COVALENTE Las reacciones entre dos átomos no metales producen enlaces covalentes. Este tipo de enlacese produce cuando existe una electronegatividad polar, se forma cuando la diferencia deelectronegatividad no es suficientemente grande como para que se efectúe transferencia deelectrones, entonces los átomos comparten uno o más pares electrónicos en un nuevo tipo de orbitaldenominado orbital molecular.

COVALENTES COORDINADO • COVALENTES NO POLARES •OVALENTES POLARES La diferencia en los valores de electronegatividad determina la polaridad de un enlace. Siempre que dos átomos del mismo elemento se enlazan, se forma un enlace no polar. Un enlace polar se forma cuando los electrones son desigualmente compartidos entre dosátomos. Los enlaces polares covalentes ocurren porque un átomo tiene una mayor afinidad hacia loselectrones que el otro (sin embargo, no tanta como para empujar completamente los

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