La mayoría de ellos todavía recuerdan con cariño las divertidas historias con Ritter Rost en nuestra infancia. Pero en nuestra vida cotidiana, el óxido ya no es tan divertido. El automóvil está constantemente en riesgo, la estructura metálica del invernadero se está disolviendo lentamente y el óxido es un problema incluso a gran escala.
Desde el descubrimiento del hierro por el hombre, hemos utilizado este material estable y más tarde el acero para grandes estructuras como puentes, barcos y estructuras de hormigón armado. Y solo piense en los innumerables rieles que han sido destruidos por la corrosión del óxido a lo largo de los siglos. Pero, ¿cómo se produce realmente el óxido y qué es exactamente? Queremos abordar exactamente estas preguntas hoy.
¿QUÉ ES EL ÓXIDO DE TODOS MODOS?
Antes de pasar a la cuestión de cómo se crea exactamente el óxido, unas breves palabras sobre qué es realmente el óxido. Hablando comúnmente de óxido como corrosión, lo cual no es algo malo. Pero no toda la corrosión también es dañina para el material. Casi todos los metales se oxidan al contacto con el oxígeno y el agua. Pero para la mayoría de ellos, esto crea una capa protectora natural: la capa de óxido. Esto es impermeable y protege el material subyacente de una mayor oxidación. Probablemente conozcas la famosa pátina verde de los revestimientos de cobre en torres y tejados. Esta es exactamente una capa de óxido.
Incluso con el hierro, el contacto permanente con el agua o la humedad y el oxígeno forma una capa de óxido, pero desafortunadamente esto no protege el material. El hierro es el único metal que se oxida. El óxido es un compuesto de óxido de hierro hidratado en la superficie del material. Es poroso y, por lo tanto, forma un área aún mayor para que ataque más óxido. Los metales como el hierro y el acero pueden oxidarse por completo y destruirse. Basándonos en estas propiedades, también diferenciamos entre metales ferrosos (metales oxidantes) y metales no ferrosos (metales inoxidables).
¿CÓMO SURGE EL ÓXIDO?
Pero ahora profundicemos en la pregunta. ¿Cómo surge el óxido? La corrosión debida a la oxidación del hierro por el oxígeno en relación con el agua o la humedad es un proceso químico que tiene lugar a nivel molecular. La formación de óxido se produce debido a las diferentes cargas de las moléculas. El oxígeno ataca al hierro porque el átomo de oxígeno carece de dos electrones, por lo que la capa externa de electrones está completamente ocupada. Así que básicamente podemos describir al oxígeno como un depredador de electrones agresivo. El robo de electrones se llama oxidación (derivado del antiguo nombre griego Oxygenium para oxígeno).
En principio, la oxidación no daña el hierro al principio. Solo en reacción con el oxígeno (sin la influencia del agua), el hierro libera muy fácilmente electrones al átomo de oxígeno y, por lo tanto, no se daña a sí mismo. Al igual que con otros metales, se forma una fina capa de óxido de hierro (II), que protege contra más destrucción. Es por eso que el hierro no se oxida tan rápidamente en áreas muy secas como lo hace en nuestras regiones, por ejemplo. Se ve completamente diferente cuando la humedad entra en juego y siempre hay humedad en nuestro aire, sin importar si es precipitación o el hecho de que el aire siempre está húmedo en diferentes grados.
ÓXIDO DE OXÍGENO Y AGUA
Solo cuando el oxígeno y el agua actúan sobre el hierro y el acero, esta reacción química forma óxido. Químicamente, el óxido consiste en una mezcla de óxido de hierro (II), óxido de hierro (III) y agua cristalina. El proceso que tiene lugar se llama corrosión por oxígeno.
Las moléculas de oxígeno penetran en las moléculas de agua. No se combinan con los átomos de hierro, sino que reaccionan con las moléculas de agua y los electrones de hierro para formar iones de hidróxido. Estos están cargados negativamente y se acumulan en el agua. El metal quiere compensar la pérdida de electrones y los electrones fluyen desde el metal. Esto, a su vez, crea una escasez de electrones. Los átomos de hierro cargados positivamente migran hacia las gotas de agua y se encuentran allí con los iones de hidróxido cargados negativamente. Las diferentes cargas hacen que los dos se combinen y formen hidróxido de hierro (II) de color verde a marrón oliva.
FE² + 2 OH = FE (OH) 2
El oxígeno y el agua todavía están allí y el hidróxido de hierro (III) se convierte en iones de hierro (III) y se forma hidróxido de hierro (III). Esto ahora se ve tan marrón oxidado como lo conocemos. Ahora tenemos una mezcla de hidróxido ferroso e hidróxido férrico. Con el tiempo, el agua se libera nuevamente. Nuestra mezcla de hidróxido se convierte en la mezcla permanente de óxido de hierro (II) y óxido de hierro (III) y agua de cristalización: el óxido. Debido al agua cristalina (agua unida al sólido), el óxido necesita mucho más volumen que el hierro puro. Se hincha, se desmorona y se desprende. Como resultado de la descamación, el hierro puro se vuelve a exponer y todo el proceso de oxidación de varias etapas comienza de nuevo. De esta manera, todo el material se destruye gradualmente. Está desgastado.
Hemos acortado el proceso y lo hemos simplificado. Ciertamente es lo que quieres. En el caso del acero, el proceso suele ser aún más complejo, ya que se añaden otros elementos químicos como el cromo y el níquel. Estos, especialmente el cromo, retrasan el proceso. Cuanto mayor sea la proporción de cromo en la aleación de acero, menos susceptible es a la formación de óxido.
ÓXIDO DE ÁCIDO
El ácido también puede poner en marcha un proceso de corrosión. En el caso de la corrosión ácida, también se habla de corrosión por hidrógeno. Aquí el metal, especialmente el hierro, pero también el cobre, es atacado por los protones del ácido. No el oxígeno, sino los protones del ácido, en este caso iones de hidrógeno, actúan como oxidantes. Sin embargo, no hay óxido, pero el material está desestabilizado y quebradizo. Por tanto, se habla de fragilización por hidrógeno. Además del ataque al material por el ácido, también tiene lugar el proceso de formación de óxido explicado anteriormente por el oxígeno en conexión con el agua.
Un inicio natural del proceso de oxidación combinando contaminantes con agua para formar ácidos como el azufre, por ejemplo, es casi imposible en Alemania, al menos, porque nuestro aire se ha vuelto mucho más limpio desde la década de 1980. En nuestras latitudes se ha evitado el peligro de la lluvia ácida, que no solo ha atacado especialmente a los bosques, sino que también impulsa la formación de óxido en el hierro y el acero. Pero si desea hacer la pátina usted mismo , use exactamente este principio para comenzar el proceso de oxidación.
FORMACIÓN ACELERADA DE ÓXIDO
La formación de óxido puede ser acelerada por otros metales y especialmente por sales. Por ejemplo, si otro metal toca su plancha, se crea un elemento llamado local en el punto de contacto. Esto conduce a la oxidación del metal menos noble, en este caso el hierro.
Las sales en particular aumentan la formación de óxido, porque las sales, por ejemplo el cloruro de sodio, aumentan la conductividad del agua. Como resultado, las sales mantienen el flujo de corriente y las reacciones químicas funcionan permanentemente. Los iones de sal aseguran una ecualización de carga permanente y acelerada en los sitios de reacción. Promueven la formación de iones hidróxido y la liberación de átomos de hierro positivos. Esa es la razón por la que los barcos en particular son particularmente susceptibles a la oxidación.
PROCESOS DE OXIDACIÓN Y CORROSIÓN SIMILARES A LA HERRUMBRE
También hay productos de oxidación anhidros que pueden formarse en la superficie del hierro. Estos se forman a altas temperaturas, como durante la forja. Estos óxidos de hierro suelen ser muy finos y de color gris negruzco. Este es el llamado golpe de martillo durante la forja, que se desprende del hierro al rojo vivo.
Otras apariencias de óxido son la pátina sobre el cobre o el óxido blanco sobre el zinc. A diferencia del óxido con hierro, la formación de óxido blanco en el zinc no continúa tan pronto como desaparece la humedad. Es por eso que siempre debe almacenar chapa galvanizada protegida de la intemperie. Con una exposición permanente a la humedad, el zinc también se puede destruir gradualmente.
¿PUEDE OXIDARSE EL ACERO INOXIDABLE?
El acero inoxidable es conocido por el hecho de que está protegido contra la corrosión y que no se puede oxidar ni oxidar tan rápidamente. La aleación es un hito en el desarrollo que nos protege de la oxidación en la vida cotidiana, en el bricolaje y en la artesanía. Pero también hay acero inoxidable en diferentes calidades. El acero inoxidable A4, por ejemplo, es más resistente que el acero inoxidable A2 y se usa principalmente cuando mucha agua o sales adicionales conducen el proceso de reacción del acero / hierro al óxido. Por ejemplo, en las piscinas se utilizan tornillos de acero inoxidable en calidad A4. Puede obtener más información sobre el desarrollo del acero inoxidable en nuestro artículo Acero inoxidable: de la piedra al acero y más.
Fuente: theo-schrauben