Ulrick R. Evans fue un investigador inglés que hoy es considerado como el Padre de la ciencia moderna de la corrosión y protección de los metales. Además de reconocido investigador, Evans ha sido uno de los más grandes maestros de la enseñanza de la corrosión de una manera sencilla y extraordinariamente didáctica. Una de sus más reconocidas demostraciones de la naturaleza electroquímica de la corrosión es la que hoy conocemos como el "experimento de la gota de Evans".
Para la comprensión del presente ensayo es importante correlacionar las reacciones electroquímicas que se presentan en todo proceso de corrosión y en este caso en particular, al tratarse de agua en contacto con acero, con las siguientes reacciones:
Reacción de oxidación (zona anódica): Fe → Fe+2 + 2 e-
Reacción de reducción (zona catódica): ½ O2 + H2O + 2 e- → 2 OH-
Asimismo, es necesario tomar en cuenta una reacción química complementaria, una vez presentes los iones Fe+2 en el agua:
Fe+2 + 2H2O → Fe (OH)2 + 2H+
Por un lado, la formación y concentración de iones OH- produce un aumento del pH, por otro lado, la formación de protones H+ en las cercanías de la región de formación de los iones Fe+2, produce una disminución del pH.
En consecuencia, la zona alcalina de la gota correspondería a la zona catódica (reacción de reducción) y la zona ácida a la zona anódica (reacción de oxidación). Lo interesante es que, en el caso de la gota de agua, es posible identificar muy bien las macro regiones anódicas y catódicas del sistema metal/medio. Esto es posible cuando existen macro-heterogeneidades en metal o en el medio.
El ensayo de la gota de Evans no es un experimento de laboratorio sin mayor correlación con la realidad. Por el contrario, se ha encontrado que en determinados ambientes marinos (menos de 2 km de la playa), especialmente en aquellos donde hay una fuerte presencia de los aerosoles (gotas muy pequeñas de agua de mar, cuyo diámetro puede variar de pocos angstroms a varios cientos de micras) se ha observado la formación de picaduras en la superficie de aceros de bajo carbono (AISI 1010), cuyo mecanismo de corrosión corresponde muy bien con lo ocurrido en el interior de la gota de Evans.
Observar e identificar las zonas anódicas y catódicas que se presentan separadas en un mismo material mediante la aplicación de una gota de solución salina en un placa de acero.
Placa pequeña de acero al carbono.
Papeles abrasivos: #220, #400, #600, #800, #1500.
Solución salina con indicadores: 3g de NaCl + 1g de K3Fe(CN)6 + 10 gotas de fenolftaleína en 100 cm3 de agua destilada.
Lupa
1. Desbastar la placa de acero al carbono hasta la lija #1500, para remover toda la suciedad, óxido, etc. No tocar la superficie desbastada del acero y manipularlo por los bordes.
2. Lavar la placa de acero con detergente (retirar todo el óxido), abundante agua, alcohol y secar.
3. Colocar varias gotas de la solución salina con los indicadores (fenolftaleína y ferrocianuro de potasio) sobre la superficie limpia de la placa de acero. No dejar que la solución se expanda sobre la superficie, si esto ocurre entonces usted ha adicionado mucha solución o la superficie esta sucia y tendría que empezar de nuevo.
4. Observe el proceso de corrosión sobre la superficie del acero a simple vista o con la ayuda de una lupa. Repita esta observación cada 10 minutos, siempre evitando mover la placa de acero con la solución.
5. Realice un registro fotográfico de los cambios observados.
La fenolftaleína es un indicador de pH, en presencia de un medio alcalino (pH mayor que 7) cambia a un color rosado. El ferrocianuro de potasio, K3Fe(CN)6, es un indicador de iones de hierro, en presencia de iones Fe2+ cambia a un color azul oscuro. La herrumbre tiene un color marrón.
A. Gota de evans a 1 minuto de colocada la solución
B. Gota de Evans a 90 minutos de colocada la solución
1. Describa con ayuda de las fotos tomadas lo que observó durante el proceso corrosivo por un tiempo de 60 minutos en las siguientes zonas:
a. Borde de la gota
b. Cetro de la gota
c. Anillo entre el centro y el borde
2. ¿Dónde ocurre la corrosión? ¿Por qué no se observa alguna corrosión en el borde de la gota?
3. ¿Por qué la gota se vuelve alcalina en la zona periférica y ácida en su zona central en contacto con la placa de acero?
4. ¿Qué relación existe entre estas modificaciones locales del pH con la corrosión electroquímica que la gota está provocando en la superficie de acero?
5. ¿Qué macro-hetereogeneidad está presente en la gota de agua que permite identificar con claridad las zonas anódicas y catódicas en el sistema?
6. Analice la siguiente figura dónde se observa las reacciones que ocurren en la platina de acero y úsela para explicar lo que está ocurriendo durante el proceso de corrosión. Esta figura no está completa, para que usted lo puede completar mediante los números de identificación correspondiente (1→9).