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Métodos de corrosión de naufragios: reacciones electroquímicas y bacterias

Publicado el 18 septiembre, 2020

Barcos perdidos en el mar

El Dorado es una leyenda sobre un barco español que llevaba grandes tesoros en el siglo XVI y se perdió en el mar. Hasta el día de hoy, este barco y su tesoro no se han recuperado. Podemos soñar con encontrar tesoros perdidos como este. Pero, ¿qué le está sucediendo realmente a ese barco cuando está enterrado en las profundidades del océano? Dado que han pasado más de 500 años desde que ese barco se hundió, probablemente esté muy corroído, y probablemente no quede mucho de él. Hay dos formas principales en que el océano corroe un barco: reacciones electroquímicas (reacciones redox) y bacterias.

Reacciones redox

Repasemos cómo ocurren las reacciones de oxidación-reducción, también llamadas reacciones redox . En estas reacciones, hay una transferencia de electrones entre dos sustancias. Una sustancia pierde electrones (el reductor) y otra sustancia gana electrones (el oxidante). Si algo está ganando electrones, entonces es una reacción de reducción , mientras que si algo está perdiendo electrones, entonces es una reacción de oxidación .

Espera, esto ya parece al revés. El reductor pierde electrones, pero ¿una reducción es una ganancia de electrones? Puede parecer confuso, pero recuerde que un reductor u oxidante (que termina en -ant) es un reactivo y describe lo que le está sucediendo a ese reactivo. Los términos que terminan en -ción (reducción y oxidación) son las reacciones. Si hay un reductor, entonces uno de los reactivos ha perdido electrones, por lo que la reacción en la que esto ocurre (la reducción) necesita poner esos electrones en alguna parte, por lo que algo está ganando electrones.

Cada reacción de reducción también implica una reacción de oxidación, y cada reacción de oxidación también implica una reacción de reducción. Esto se debe a que los electrones deben provenir de algún lugar. A veces simplemente no mostramos exactamente de dónde vienen o hacia dónde van esos electrones.

Redox en el océano

Ahora que hemos revisado cómo ocurre la redox, pensemos por qué ocurriría en el océano. ¿De qué está lleno el océano? Mucha sal. La sal es simplemente una combinación de cationes (carga positiva) y aniones (carga negativa).

Cuando pensamos en la sal, normalmente pensamos en el cloruro de sodio (sal de mesa), y esta es una sal importante que se encuentra en el océano, pero hay otras. Dado que estos aniones y cationes están en un disolvente (agua), se convierten en electrolitos , lo que significa que los electrones pueden transferirse a través de ellos. Por lo tanto, las reacciones redox pueden ocurrir rápidamente en el océano.

Una de las reacciones redox más comunes que ocurren con los barcos (y también lo ve a su alrededor) es la oxidación del hierro, que comúnmente se llama oxidación. Los barcos suelen estar hechos de hierro y otros metales. El mismo principio es cierto para la mayoría de los metales, pero veremos las reacciones específicas involucradas con el hierro, ya que es un metal muy común utilizado.

El hierro sufre una reacción de oxidación para formar hierro (II) (hierro ferroso):

Reacción de oxidación del hierro

Mientras tanto, el oxígeno disuelto en el agua sufre una reacción de reducción para formar iones de hidróxido:

Reacción de reducción de oxígeno

Los iones de hierro ferroso e hidróxido forman hidróxido de hierro (II):

Reacción de hierro e hidroxi

Otra reacción redox ocurre para formar óxido de hierro (III) hidratado, que es óxido:

Reacción redox de hidróxido de hierro

En esta reacción, el hidróxido de hierro (II) se oxida y el oxígeno se reduce. Estas reacciones redox en el metal corroen rápidamente los naufragios en el océano.

Corrosión por bacterias

Para que ocurran las reacciones redox enumeradas anteriormente, el agua necesitaba tener oxígeno disuelto en ella. Este no es solo el oxígeno que es parte de la molécula de agua, es oxígeno adicional que se disuelve en el agua. A medida que nos adentramos en el océano, hay menos oxígeno disuelto en el agua. Durante mucho tiempo, los científicos creyeron que esto significaba que los barcos en profundidades profundas se corroerían mucho más lentamente. Esto resultó ser falso.

A medida que disminuyen los niveles de oxígeno, aumentan las bacterias anaeróbicas (bacterias que sobreviven sin oxígeno). Esta bacteria anaeróbica utiliza iones sulfato como fuente de energía. Esta bacteria reduce el azufre, creando así electrones:

Reacción de oxidación del azufre

Echemos un vistazo al papel que desempeñó el oxígeno en la oxidación del hierro: produjo electrones. En estas profundidades, el azufre y las bacterias son ahora la fuente de electrones para oxidar el hierro. En este punto, no se puede formar hidróxido de hierro (II) (no hay oxígeno), pero el hierro ferroso puede reaccionar con el azufre para formar sulfuro de hierro:

El azufre y el hierro reaccionan

Esta reacción también corroe el metal en los barcos, de la misma manera que las reacciones redox hacen que el hierro se oxide.

Resumen de la lección

Las reacciones de oxidación y reducción ocurren simultáneamente donde los electrones se transfieren de una sustancia a otra. Juntas, estas reacciones se denominan reacciones redox . Los electrolitos en el agua (como el cloruro y el sodio) aceleran el proceso de reacciones redox que ocurren en el océano.

El hierro y otros metales en los barcos sufren reacciones redox en las que el oxígeno del agua se reduce y reacciona con el hierro. En las profundidades del océano, no hay oxígeno disponible. Pero las bacterias anaeróbicas producen compuestos de azufre que pueden reemplazar el oxígeno y se reducen para reaccionar con el hierro y corroer los naufragios.

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