Óxidos (I). Estrategia para minimizar la corrosión
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Autores: Silvia Cerdeira, Helena Ceretti y
Eduardo Reciulschi. Responsable disciplinar:
Silvia Blaustein. Área disciplinar:
Química. Temática: Cambio químico:
reacciones de óxido-reducción. Nivel:
Secundario, ciclo orientado. Secuencia didáctica
elaborada por Educ.ar. |
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Propósitos generales
• Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje.• Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.
• Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica y la interpretación.
Introducción a las actividades
La corrosión puede definirse como el ataque destructivo de un metal por una reacción química o electroquímica con su medio ambiente. Este es un ejemplo de reacción química en el que se produce una transferencia de electrones espontánea. Este intercambio conduce a la formación de óxidos, compuestos más estables que los materiales de partida en condiciones ambientales.
La corrosión del hierro reviste gran importancia. El hierro es un metal que ha tenido muchas aplicaciones a lo largo de la historia de la humanidad y su deterioro ocasiona importantes pérdidas económicas.
La figura 1 muestra el proceso químico que tiene lugar cuando un material ferroso entra en contacto con el oxígeno atmosférico.
Figura 1. Esquema de la oxidación del hierro por acción del O2 (g).
En el ánodo ocurre la oxidación. El hierro se oxida cediendo electrones
mientras que en el cátodo se reduce el oxígeno atmosférico y toma los
electrones que aporta el hierro. En ecuaciones, el proceso se representa
del siguiente modo:
2 (Fe (s) → Fe2+ + 2e-) semirreacción anódica
O2 (g) + 4H+ + 4e- → 2H2O (l) semirreacción catódica
2 Fe (s) + O2 (g) + 4H+ → 2H2O (l) + 2 Fe2+ reacción global
El catión Fe2+ continúa oxidándose y forma Fe3+, que se deposita sobre la superficie del metal como herrumbre, un óxido de hierro muy característico por su color ocre. Este proceso pone de manifiesto que el oxígeno presente en la atmósfera del planeta es un efectivo agente oxidante, en particular de ciertos metales como el hierro.
Objetivos de las actividades
Que los alumnos:
Actividad 1. Corrosión en el laboratorio
Realicen la siguiente observación experimental.
a) Laven una lata de conservas vacía y quítenle la etiqueta. Con una tijera para metales, corten tres cuadrados de aproximadamente 2 cm de lado. Con la tijera, raspen la superficie de los tres trozos de metal para remover el recubrimiento de barniz protector y exponer el metal.
b) Coloquen un trozo de metal en una cápsula de Petri o en un recipiente transparente con tapa –la cara rayada debe quedar hacia arriba– y cúbranlo con agua destilada. Identifiquen la muestra (1).
c) Repitan el procedimiento anterior reemplazando el agua destilada por agua salada –agreguen una cucharada de sal al agua o empleen agua de mar–. Identifiquen la muestra (2).
d) Repitan el procedimiento, pero esta vez reemplacen el agua destilada por vinagre de alcohol. Identifiquen la muestra (3).
e) Realicen observaciones periódicas de las tres muestras durante aproximadamente dos semanas. Registren las observaciones describiendo el estado del trozo de metal y su entorno. Tomen fotos para registrar los cambios observados.
Actividad 2. Interpretando los cambios
Utilicen el programa ACD/ChemSketch y, con la ayuda de la figura 1, escriban ecuaciones químicas compatibles con las observaciones experimentales de la actividad 1. Empleen la tabla periódica del ChemSketch para asignar números de oxidación a los reactivos y los productos con el fin de identificar la especie que se oxida y la especie que se reduce.
Actividad 3. La corrosión en nuestro entorno
Los metales como el hierro encuentran una gran diversidad de aplicaciones, por ejemplo: material de construcción de estructuras: puentes, vías férreas, columnas, etc.; fabricación de medios de transporte: ferrocarriles, autos, camiones, colectivos, bicicletas, barcos, etc.; maquinaria industrial, herramientas. Sin embargo, debido a la gran afinidad que poseen los materiales ferrosos por el oxígeno atmosférico, inevitablemente el fenómeno de la corrosión va dejando su huella, sobre todo con el paso del tiempo.
La propuesta de esta actividad es registrar el fenómeno de la corrosión a través de fotos. Cada imagen deberá ser acompañada de una descripción. Empleando el programa Impress o PowerPoint de sus equipos portátiles, cada alumno armará diapositivas con sus imágenes y textos con las que diseñará una presentación. Finalmente, todos juntos pueden ver los trabajos realizados y elegir (a través de una votación) la imagen/texto más representativa.
Actividad 4. Integradora
En grupos de tres o cuatro alumnos, y con el programa Impress o PowerPoint de sus equipos portátiles, realicen una presentación sobre el tema corrosión de materiales ferrosos en la que se integren la actividad experimental (escala de laboratorio) y la corrosión en el entorno (actividad 3). Para la presentación hagan una selección de imágenes y contenidos. Deben tener capacidad de síntesis y efectividad para transmitir un mensaje.