Ataque electroquímico: celdas de concentración
Si se sumergen dos pedazos del mismo metal, conectados eléctricamente, en dos concentraciones diferentes de oxígeno disuelto o de un electrólito, se produce una celda de concentración.
Se producirá el mismo resultado si se exponen dos áreas de un mismo pedazo de metal a dos concentraciones distintas de oxígeno disuelto o un electrólito. El ataque se produce en la superficie, en la zona de baja concentración de oxígeno o electrólito, y ese metal o superficie metálica se convierte en el ánodo.
El me tal que se encuentra en la zona de alta concentración se convierte en el cátodo de la celda , y los electrones fluyen al interior del metal, de la zona anódica a la catódica. Así pues, las celdasde concentración son de dos tipos:
1) celdas de concentración de iones metálicos y
2) celdas de concentración de oxígeno.
En una celda de concentración de iones metálicos, el voltaje producido está relacionado directamente con la diferencia en las concentraciones de las soluciones en las zonas del ánodo y el cátodo; esto se debe a que la tendencia a entrar en solución o el potencial de solución de un metal en contacto con una solución de sus iones, es inversamente proporcional a la concentración de iones.
El voltaje, en la celda de concentración, es la diferencia en el potencial de solución de las dos semiceldas de que se compone.
Un corte seccional a través de una unión remachada sumergida, vemos un ejemplo de celda de concentración de iones metálicos. El espacio entre las placas superpuestas se hace progresivamente menor, a medida que nos acercamos al remache.
La concentración de iones en el líquido, entre las placas, aumenta, a medida que disminuye la distancia al remache.
La concentración de iones es más baja en los extremos de la junta, debido a que una solución nueva de baja concentración de iones reemplaza continuamente a la solución en la que se han ido acumulando iones; por lo tanto, A se vuelve anódica con respecto a C, y el ataque se produce como se indica.
En las celdas de concentración de oxígeno, las diferencias en la concentración de oxígeno disuelto, más que las diferencias de concentración de iones metálicos, hacen que la celda funcione.
En estas celdas, la zona de baja concentración de oxígeno se hace anódica; mientras que la de alta concentración de oxígeno se vuelve catódica.
La corrosión de celda de concentración de oxígeno puede demostrarse, colgando verticalmente un pedazo de lámina delgada de acero en un vaso picudo de agua.
La corrosión se producirá con mayor rapidez en torno al fondo de la lámina de acero que cerca de la superficie. Esto se debe a que el aire se disuelve en la superficie del agua y se difunde hacia abajo.
Por consiguiente, en la parte superior de la lámina metálica, la concentración de oxígeno será mayor y esa zona se hace catódica.
A mayores distancias bajo la superficie del agua, disminuye la concentración de oxígeno y el acero se vuelve anódico.
La naturaleza de las celdas galvánicas y las de concentración:
Fuente: Apuntes de Ciencia de materiales de la UNIDEG
