Divulgación Eliminemos el óxido de los metales con...

[kasio]

Remedios caseros contra la oxidación: meter el metal oxidado en cola (no quiero hacer publicidad que no me pagan), o vinagre o en jugo de limón.
Ahora bien, ¿por qué el ácido fosfórico de la famosa bebida que no diré porque no me pagan, o el ácido acético o el ácido cítrico eliminan el óxido de los metales?
¿El ácido hace que el metal se reduzca? ¿se disuelve el oxígeno? ¿qué carajo ocurre ahí?

[arivasm]

Re: Eliminemos el óxido de los metales con...

Los óxidos metálicos reaccionan con el $\rm H^+$ (procedente de la disociación del ácido) debido a que poseen carácter básico o anfótero. En esencia, el proceso sería $\rm Fe_2O_3+ 6 H^+ \to 2 Fe^{3+} + 3 H_2O$. De esta manera el óxido insoluble da lugar a un catión de hierro (III) que queda en disolución.

Así pues, se trata de un proceso ácido-base.

[kasio]

Re: Eliminemos el óxido de los metales con...

Leí por ahí que la disociación es porque está en presencia de agua. Así que me imagino que los ácidos esos estarán diluidos. Un par más de preguntas:

1) En esa reacción que has puesto el H+ se reduce no? y el hierro del óxido está en estado oxidado no? Entonces para evitar que el catión de hierro que pueda haber en la superficia se vuelva a oxidar habrá que darle una limpieza para quitarlo no?

2)¿Qué tiene el agua que hace que un hace que un ácido se disocie?

Gracias de nuevo.

[arivasm]

Re: Eliminemos el óxido de los metales con...

Leí por ahí que la disociación es porque está en presencia de agua. Así que me imagino que los ácidos esos estarán diluidos.

Por supuesto. En todos los casos que señalas, el agua es el principal ingrediente. Si no fuese así, el refresco de marras no tendría demasiada razón de ser... ¿no?

1) En esa reacción que has puesto el H+ se reduce no?

No. Tiene número de oxidación +1, que es el mismo que tiene el hidrógeno en el agua. Como te dije, no es una reacción redox, sino ácido-base. No la confundas con la reacción entre el H+ y el Fe para dar H2 y Fe+2 o Fe+3. No hablamos de atacar el hierro metal con un ácido, sino de la reacción entre un ácido y un óxido.

el hierro del óxido está en estado oxidado no?

El Fe+3 del óxido por supuesto está oxidado (número de oxidación III, frente al 0 del hierro metal).

Entonces para evitar que el catión de hierro que pueda haber en la superficia se vuelva a oxidar habrá que darle una limpieza para quitarlo no?

Salvo en el caso del óxido ferroso, FeO, en el que el catión es el Fe+2, y que sí es oxidable a Fe+3, cuando se trata del Fe2O3 (que es el óxido típico que encontramos en el hierro cuando ha estado suficiente tiempo en contacto con el aire) el catión ya es el Fe+3. No es posible oxidarlo a estados más altos.

La razón por la que se limpia el óxido no es la que dices sino otras: Por una parte, y a diferencia de otros óxidos, el de hierro es un material poroso de manera que no recubre el metal impidiendo que prosiga la oxidación. En consecuencia, conviene ver la superficie del metal y así tener claro en qué estado se encuentra. Como te decía, en otros metales el óxido impide que prosiga el contacto entre el metal y el oxígeno, por lo que no sucede ese problema. En el caso del hierro puedes encontrarte con que del metal ya no queda nada y lo que tienes en realidad es un fragmento más o menos grande de óxido de hierro.

Por otra parte, el óxido de hierro es menos denso que el hierro y muchíiiisimo más frágil. Es decir, cuando un objeto de hierro se oxida aumenta su tamaño, y encima rompe con facilidad. Dos razones por las cuales dejará de trabajar adecuadamente.

2)¿Qué tiene el agua que hace que un hace que un ácido se disocie?

La clave está en los enlaces por puente de hidrógeno.

[kasio]

Re: Eliminemos el óxido de los metales con...

El Fe+3 del óxido por supuesto está oxidado (número de oxidación III, frente al 0 del hierro metal).



Salvo en el caso del óxido ferroso, FeO, en el que el catión es el Fe+2, y que sí es oxidable a Fe+3, cuando se trata del Fe2O3 (que es el óxido típico que encontramos en el hierro cuando ha estado suficiente tiempo en contacto con el aire) el catión ya es el Fe+3. No es posible oxidarlo a estados más altos.

La razón por la que se limpia el óxido no es la que dices sino otras

Perdona, con los del catión de hierro que había que limpiar la superficie me refería a que reaccionase con el oxígeno y prosiguiera la oxidación con el Fe 3+. ¿Podría pasar?

[arivasm]

Re: Eliminemos el óxido de los metales con...

Como te decía, el $\rm Fe^{3+}$ no puede oxidarse más. Por otra parte, en el óxido (y tu pregunta era por qué hay que limpiar éste) está combinado con el oxígeno (que está en forma de anión óxido, $\rm O^{2-}$), mediante un enlace iónico.

El anión óxido no puede oxidar el hierro metal, pues para ello tendría que reducirse y el estado $\rm O^{2-}$ es el más bajo posible (por su configuración de gas noble).

La oxidación del hierro metálico (en el sentido de pasar a catión) se debe bien a la intervención del oxígeno del aire (que se reduce a óxido) o bien por la de ácidos (vía $\rm H^+$ que se reduce a $\rm H_2$), aunque en este último caso no se producirá óxido de hierro.