Libro de Saberes y Pensamiento Cientifico 3

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Corrosión del hierro: oxidación, residuos mineros y protección

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Respuesta rápida

La oxidación del hierro forma $\text{Fe}_{2}\text{O}_{3}$ anaranjado que debilita estructuras; se protege aislando el metal del $\text{O}_{2}$ con pinturas.

📚 theory quimica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 165

Colección Nanahuatzin. Saberes y pensamiento científico. Libro de Educación Telesecundaria Grado 3° Ciclo Escolar 2025 - 2026

Ejercicio 1

Contenido de la página (teoría)

Ejercicio 1

Contaminación por residuos mineros

La imagen muestra agua de lluvia que arrastró contaminantes de residuos minuos. La coloración roja indica presencia de hierro ( $\text{Fe}$ ); puede contener además arsénico, plomo o cadmio, potencialmente tóxicos.

Ejercicio 2

Pilas alcalinas y residuos

Las pilas alcalinas, al terminar su vida útil sin reciclarse, van a vertederos; las reacciones redox de sus metales producen sustancias similares a las de la industria minera y metalúrgica.

Ejercicio 3

Ecuaciones redox de la corrosión del hierro

Paso 1 — Disolución del hierro metálico en medio ácido con oxígeno disuelto:

$2\text{Fe}_{(s)} + 2\text{O}_{2(g)} + 8\text{H}^{+}_{(ac)} \longrightarrow 2\text{Fe}^{2+}_{(ac)} + 4\text{H}_{2}\text{O}_{(l)}$

El hierro se oxida: $\text{Fe} \to \text{Fe}^{2+} + 2e^{-}$ (número de oxidación pasa de 0 a +2).
El oxígeno se reduce: $\text{O}_{2} + 4\text{H}^{+} + 4e^{-} \to 2\text{H}_{2}\text{O}$ .

Paso 2 — Oxidación posterior del ion ferroso a óxido de hierro(III):

$4\text{Fe}^{2+}_{(ac)} + \text{O}_{2(g)} + 4\text{H}_{2}\text{O}_{(l)} \longrightarrow 2\text{Fe}_{2}\text{O}_{3(s)} + 8\text{H}^{+}_{(ac)}$

El $\text{Fe}^{2+}$ se oxida a $\text{Fe}^{3+}$ (estado de oxidación +2 → +3), formando $\text{Fe}_{2}\text{O}_{3}$ , de color anaranjado.
Se regeneran los $\text{H}^{+}$ , lo que acelera la corrosión (autocatálisis).

Ejercicio 4

Consecuencias de la oxidación

La capa de óxido de hierro (II/III) cambia las propiedades mecánicas útiles por otras indeseadas y debilita las estructuras. Afecta a estatuas, monumentos y edificios con hierro o acero (Torre Eiffel, Estatua de la Libertad).

Ejercicio 5

Protección

Se recubren con pinturas o aditamentos para aislarlos del $\text{O}_{2}$ del aire (eliminación del agente oxidante).

Contenido de la página

La imagen anterior muestra una acumulación de agua de lluvia que arrastró contaminantes de los residuos mineros. La coloración roja indica la presencia de hierro, aunque puede contener otros elementos, como arsénico, plomo o cadmio, que son considerados potencialmente tóxicos.

Algo parecido sucede con las pilas alcalinas que se encuentran en los supermercados. Una vez que su vida útil termina, si no se hace el reciclaje y la disposición adecuada de los residuos, éstas terminan en vertederos sanitarios donde se acumulan, y las reacciones redox de los metales que contienen producen sustancias similares a las de la industria minera y metalúrgica.

$2\text{Fe}_{(s)} + 2\text{O}_{2(g)} + 8\text{H}^{+}_{(ac)} \longrightarrow 2\text{Fe}^{2+}_{(ac)} + 4\text{H}_{2}\text{O}_{(l)}$

$4\text{Fe}^{2+}_{(ac)} + \text{O}_{2(g)} + 4\text{H}_{2}\text{O}_{(l)} \longrightarrow 2\text{Fe}_{2}\text{O}_{3(s)} + 8\text{H}^{+}_{(ac)}$

El hierro sufre una oxidación en su superficie, lo cual hace que se cubra con una capa de óxido de hierro (II) de un característico color anaranjado. Esto produce un deterioro en el material que cambia sus propiedades mecánicas útiles en otras indeseadas, y debilita así las estructuras en las que forma parte. Esto le sucede a estatuas, monumentos y edificios que tienen este elemento, por ejemplo, la Torre Eiffel o la Estatua de la Libertad y, en general, a cualquier cosa que está hecha de hierro o acero; por ello, estos objetos se suelen recubrir con pinturas o aditamentos para aislarlos del oxígeno del aire.

Ejemplos resueltos

Identifica el agente oxidante y el agente reductores en la primera ecuación de la corrosión: $2\text{Fe} + 2\text{O}_{2} + 8\text{H}^{+} \to 2\text{Fe}^{2+} + 4\text{H}_{2}\text{O}$ .

El Fe pasa de estado de oxidación 0 a +2, por lo tanto se oxida y actúa como agente reductores.
El O en O2 pasa de 0 a -2 (en H2O), se reduce, por lo tanto O2 es el agente oxidante.
Respuesta: agente oxidante = O2; agente reductores = Fe.

Tabla

Etapa	Reacción	Cambio de estado de oxidación
Disolución	$2\text{Fe} + 2\text{O}_{2} + 8\text{H}^{+} \to 2\text{Fe}^{2+} + 4\text{H}_{2}\text{O}$	Fe: 0 → +2; O: 0 → -2
Formación de óxido	$4\text{Fe}^{2+} + \text{O}_{2} + 4\text{H}_{2}\text{O} \to 2\text{Fe}_{2}\text{O}_{3} + 8\text{H}^{+}$	Fe: +2 → +3

Fórmulas y ecuaciones

2 $\text{Fe}@@MATH_0@@_{2(g)}$ + 8 $\text{H}@@MATH_1@@^{2+}_{(ac)}$ + 4 $\text{H}@@MATH_2@@\text{O}$ $_{(l)}$

4 $\text{Fe}@@MATH_0@@_{2(g)}$ + 4 $\text{H}@@MATH_1@@\text{O}@@MATH_2@@_{2}@@MATH_3@@_{3(s)}$ + 8 $\text{H}$ $^{+}_{(ac)}$

2 $\text{Fe}@@MATH_0@@_{2(g)}$ + 8 $\text{H}@@MATH_1@@^{2+}_{(ac)}$ + 4 $\text{H}@@MATH_2@@\text{O}$ $_{(l)}$

4 $\text{Fe}@@MATH_0@@_{2(g)}$ + 4 $\text{H}@@MATH_1@@\text{O}@@MATH_2@@_{2}@@MATH_3@@_{3(s)}$ + 8 $\text{H}$ $^{+}_{(ac)}$

$\text{Fe}$ $\to$ $\text{Fe}$ $^{2+}$ + $2e^{-}$

$\text{O}@@MATH_0@@^{+}$ + $4e^{-}$ $\to$ 2 $\text{H}@@MATH_1@@\text{O}$

Glosario (5)

Corrosión: Deterioro progresivo de un metal por reacciones químicas con su entorno, normalmente oxígeno y agua.
Reacción redox: Reacción en la que ocurre transferencia de electrones: un species se oxida y otro se reduce.
Óxido de hierro: Compuesto de hierro y oxígeno, como el Fe2O3, de color anaranjado-rojizo, que forma la herrumbre.
Residuos mineros: Desechos de la actividad minera que liberan metales pesados tóxicos al agua y al suelo.
Estado de oxidación: Carga que un átomos tendría si los enlaces fueran completamente iónicos.

Preguntas para practicar

¿Por qué la coloración roja del agua en zonas mineras indica la presencia de hierro?

La coloración rojiza-roja se debe a compuestos de hierro en estados de oxidación +2 y +3 (como el Fe2O3 o hidróxidos de hierro), que son de color anaranjado-rojizo y se disuelven o dispersan en el agua arrastrada desde los residuos mineros.

¿Por qué el óxido de hierro debilita las estructuras en vez de protegerlas como el óxido de aluminio?

A diferencia del Al2O3, que forma una capa adherente e impermeable que detiene la corrosión, el óxido de hierro es poroso y se desprende; además genera H+ que acelera la reacción, por lo que no protege al metal subyacente y cambia las propiedades mecánicas del material.

¿Qué medidas se pueden tomar para evitar la corrosión de estructuras de hierro o acero?

Recubrirlas con pinturas o aditamentos que las aislen del oxígeno y la humedad, aplicar galvanizado (recubrimiento con zinc), usar protección catódica o aleaciones inoxidables como el acero inoxidable.

Temas y conceptos clave

Corrosión del hierroReacciones redox en la naturalezaContaminación por residuos minerosReciclaje de pilasProtección de estructuras metálicasoxidaciónreducciónredoxóxido de hierro (II/III)corrosiónresiduos minerosaislamiento del oxígeno

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Figuras de la página (1)

Fotografía de una charca de agua rojiza en una zona árida con residuos mineros; una persona se agacha junto al agua, con edificios blancos de fondo, ilustrando la contaminación por hierro y metales pesados. — Figura 1 image

Preguntas que la gente también hace

¿Qué reacciones redox ocurren en la corrosión del hierro?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Por qué el agua de lluvia en zonas mineras se ve roja?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Cómo se protege el hierro de la oxidación?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

📌 Antes de leer esto

• Estados de oxidación
• Reacciones redox: oxidación y reducción
• Ecuaciones químicas balanceadas y estados de agregación

Siguiente tema sugerido

Prevención de la corrosión: galvanizado, protección catódica y pinturas protectoras

📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 1599 caracteres

La imagen anterior muestra una acumulación de agua de luvia que arrastró contaminantes de los residuos mineros. La coloración roja indica la presencia de hierro,aunque puede contener otros elementos, como arsénico, plomo o cadmio, que son considerados potencialmente tóxicos.

$2\mathrm{Fe}_{(i)}+2\mathrm{O}_{2(e)}+8\mathrm{H}_{(a)}^{+}\longrightarrow2\mathrm{Fe}_{(a)}^{2+}+4\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)}$

$4\mathrm{Fe}^{2+}_{(ac)}+\mathrm{O}_{2(e)}+4\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}\longrightarrow2\mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3(e)}+8\mathrm{H}^{+}_{(ac)}$

El hierro sufre una oxidación en su superficie, lo cual hace que se cubra con una capa de óxido de hierro (Il) de un característico color anaranjado. Esto produce un deterioro en el material que cambia sus propiedades mecánicas útiles en otras indeseadas, y debilita así las estructuras en las que forma parte. Esto le sucede a estatuas, monumentos y edificios que tienen este elemento, por ejemplo, la Torre Eiffel o la Estatua de la Libertad y, en general, a cualquier cosa que está hecha de hierro o acero; por ello, estos objetos se suelen recubrir con pinturas o aditamentos para aislarlos del oxígeno del aire.

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