Origen de los potenciales electroquímicos
Esta sección es una breve explicación de los procesos que conducen al potencial electroquímico y, por tanto, a los procesos de corrosión.
La mayoría de los lectores tendrán una idea aproximada de los potenciales electroquímicos y de los metales nobles y no nobles. Sin embargo, una pequeña recapitulación de estos conocimientos parece adecuada para comprender mejor los procesos que tienen lugar en los electrodos o en los metales que se corroen.
Si se sumergen dos láminas metálicas en blanco de materiales diferentes, por ejemplo hierro y cobre, en la misma solución conductora y se conectan mediante un dispositivo que pueda medir la diferencia de potencial o tensión entre estas dos láminas metálicas, el dispositivo mostrará una diferencia de tensión característica entre los dos metales. Tienen potenciales diferentes. ¿Por qué?
Equilibrio dinámico
Cuando un metal entra en contacto con una solución, emite algunos iones metálicos. Cuando los iones metálicos positivos, los cationes, abandonan la fase sólida del metal, dejan atrás sus electrones. Los electrones cargan el metal negativamente. Esto significa que los iones metálicos son atraídos de nuevo por la lámina metálica. El resultado es un flujo de iones metálicos desde el metal y de vuelta al metal. Se alcanza un equilibrio dinámico y la cantidad de carga en el metal es característica de cada metal.
Como sabemos, un potenciostato puede influir activamente en el potencial de una lámina metálica. Si cambiamos el potencial a uno más negativo (catódico), los iones metálicos serán atraídos hacia el electrodo. Si cambiamos el potencial a uno más positivo (anódico), el metal liberará más iones y se disolverá.
Ánodo y cátodo, así como potenciales anódico y catódico, no siempre son términos intuitivos para los principiantes en electroquímica. El ánodo es donde se produce la oxidación y el cátodo donde se produce la reducción. Los potenciales anódicos son potenciales con propiedades más oxidantes y los potenciales catódicos son potenciales con propiedades más reductoras. Una buena forma de recordar esto es Oxidación y ánodo empiezan por vocal. Cátodo y Reducción empiezan por consonante.
Potencial estándar
Si cualquier cambio del potencial conduce a un cambio de la dirección de la reacción, es decir, de reducción a oxidación o viceversa, el sistema se encuentra en su potencial formal. Si el potencial formal se mide en condiciones estándar (actividad de todos los componentes es 1, 298,15 K, 1 bar) se denomina potencial estándar. Con el potencial estándar y la ecuación de Nernst (véanse las ecuaciones 3.4 y 3.6) se puede calcular el potencial resultante.
E0 es el potencial estándar del par redox Red y Ox. R es la constante de los gases y T la temperatura. La actividad de la forma oxidada y reducida de las especies aOx y aRed. F es la constante de Faraday y z el número de electrones transferidos por molécula / átomo.
Los dos coeficientes de actividad fOx y fRed se incluyen en el potencial resultante E0', que se denomina potencial formal. Dado que contiene parámetros que dependen del entorno, como la temperatura y los coeficientes de actividad, E0' no puede enumerarse, sino que debe determinarse para cada experimento, si es necesario. La mayoría de los experimentos en química analítica se realizan a temperatura ambiente (295 K). Esto hace posible otra simplificación. Por comodidad también se transferirá el ln al log.
