Corrosão de Metais: Experimentos e Resultados

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
Departamento de Química
Química Geral Prática
Nomes: João Paulo Magalhães
 João Pedro de Carvalho
 	 Turma: U2C
Professora: Elene Cristina Pereira Maia
Data de realização da prática: 27/05 e 10/06/2010
Corrosão
Introdução 
	De acordo com a página 50 da apostila de práticas de laboratório
Objetivo
	Os metais possuem importância estratégica na conjuntura mundial. São utilizados em diversas áreas, seja como matéria prima na produção de carros e casas ou como reserva financeira, dentre outros. Porém, toda sua longevidade está, na maioria dos casos, relacionada a como tal metal reage, química e/ou eletroquimicamente, à agentes corrosivos presentes no meio. Tal deterioração do metal é denominada corrosão e compreendê-la melhor ajuda na elaboração de ligas metálicas melhores e no aumento da longevidade dos metais já pré-existentes.
Procedimento
	De acordo com as páginas 52,53 e 54 da apostila de práticas de laboratório
Resultados e Discussão
	Corrosão do Ferro na atmosfera
Ao colocarmos a palha de aço no fundo da proveta e enchendo-a de água medimos o nível da água e encontramos 15,0 cm. Após 2 semanas medimos novamente e o valor visto foi de 11,5 cm. Logo, houve variação de (3,5 ( 0,05)cm. Percebemos que a palha de aço oxidou, resultando na sua coloração avermelhada. As seguintes reações ocorreram na proveta:
2Fe(s) ( 2Fe2+(aq) + 4e-
O2(g)+ 2H2O(l) + 4e- ( 4OH- (aq)
2Fe(s) + O2(g) + 2H2O(l) ( 2Fe2+(aq) + 4OH- (aq) 
2Fe2+(aq) + 4OH- (aq) ( 2Fe(OH)2(aq)
Em grandes concentrações de oxigênio também ocorrem:
Fe(s) ( Fe2+(aq) + 2e- 
1/2O2(g)+ H2O(l) + 2e- ( 2OH- (aq) 
Fe(s) + 1/2O2(g) + H2O(l) ( Fe2+(aq) + 2OH- (aq) 
2Fe(OH)2(aq) + H2O(l) + 1/2O2(g) ( 2Fe(OH)3(aq 
2Fe(OH)3(aq) ( Fe2O3 . H2O(s) + 2 H2O(l) (O Fe(OH)3(aq) é um composto instável )
Pelas equações, percebe-se o consumo de oxigênio, presente no ar atmosférico a uma porcentagem de 20,9% aproxidamente, o que causa uma diminuição do volume de ar dentro da proveta. Assim, a pressão interna fica menor que a atmosférica e o nível de água sobe na proveta para equilibrar tal discrepância.
	
Corrosão Úmida do Ferro
Para tal experiência foram utilizados pregos limpos e polidos, com aparência similar e em bom estado de conservação.
Tubo 1: Água de torneira
Houve o aparecimento de ferrugem, porém em pequena escala. A corrosão é favorecida, principalmente, pelos íons presentes na água, como o cloreto, fluoreto e outros. Sua equação é a mesma da Corrosão do Ferro na atmosfera, e a maior quantidade de ferrugem na palha se explica pela maior superfície de contato dela comparado ao prego.
Tubo 2: HCl p.a. diluído( 3 mol/L )
Houve a corrosão do ferro com a liberação de gás hidrogênio de acordo com a equação:
Fe(s) + 2HCl(aq)( FeCl2(s) + H2(g)
O composto FeCl2 é o responsável pela presença da coloração esverdeada na solução. O ataque ao ferro é diretamente proporcional à concentração do ácido usada e em meios menos ácidos, a presença de traços de FeCl3 (resultado da oxidação do FeCl2) pode levar a formação de traços de Fe2O3 de acordo com a reação:
2FeCl3(s) + 6H2O(l) ( 2Fe(OH)3 (aq) + 6HCl(aq)
2Fe(OH)3(aq) ( Fe2O3 . H2O(s) + 2 H2O(l)
 O Fe2O3 é o responsável pela coloração alaranjada na solução. Percebe-se, assim, que o íons Fe3+ é mais presente neste tubo.
Tubo 3: HCl p.a. ( 6 mol/L )
Houve a corrosão do prego com a subseqüente liberação de gás hidrogênio e formação do composto FeCl2. Porém o Fe2+ é mais estável em meios mais ácidos e reage de tal maneira:
FeCl2(s) + 2H2O(l) ( Fe(OH)2 (aq) + 2HCl(aq)
3Fe(OH)2(aq) ( Fe3O4(s) + 2H2O(l) + H2(g)
Tubo 4: NaOH ( 0,1 mol/L )
Não houve corrosão visível. A alta presença de íons OH- leva a formação de Fe(OH)2 que em meio alcalino se torna insolúvel e adere ao metal, protegendo-o do ataque. 
Tubo 5: H2SO4 (3,5 mol/L )
Houve a corrosão quase total do prego com a formação de precipitado preto, além da liberação de gás hidrogênio. A reação pode ser descrita como:
Fe(s) + H2SO4(aq)( FeSO4(s) + H2(g)
O sulfato ferroso, por ser pouco solúvel, se cristaliza sobre o metal e é o responsável pela coloração preta.
Tubo 6: H2SO4 conc.
Ub
Tubo 7: NaCl a 5%
Houve a corrosão do prego e a solução ficou alaranjada. A equação é a mesma observada no tubo contendo água da torneira, porém a presença de íons, eletrólitos, favorece a oxidação do ferro.
Tubo 8: Somente a lâmina de ferro
Houve o aparecimento de pequena quantidade de ferrugem, graças a umidade do ar. Logo, tal reação foi a mais lenta devido a pequena presença de água no sistema. A equação é a mesma do tubo contendo água de torneira.
	Corrosão na Linha D’água
Ao mergulharmos o prego nas soluções, formamos uma pilha. Na solução de água de torneira houve mais corrosão, enquanto na de NaCl apareceu uma grande quantidade de precipitado verde (FeCl2). Observamos também uma linha de ferrugem na interface água/ar e realizamos que uma pilha foi formada (graças a diferença de potencial água/ar), na qual a parte acima da linha d’água se comporta como um cátodo e a lâmina de ferro como um ânodo. Ocorrem as seguintes reações no ânodo e cátodo,respectivamente:
Fe(s) ( Fe2+(aq) + 2e- ε = 0,44V
1/2O2(g)+ H2O(l) + 2e- ( 2OH- (aq) ε = 0,401V
Fe(s) + 1/2O2(g) + H2O(l) (Fe(OH)2 (aq) ε = 0,841V
Em meios aerados temos a seguinte reação:
2Fe(OH)2 (aq) + 1/2O2(g) + H2O(l) (2Fe(OH)3(aq)
O composto Fe(OH)3(aq) é um precipitado esponjoso coloidal amarelado responsável pela coloração na solução.
Já em meios com pouco oxigênio, tem-se:
3Fe(OH)2 (aq) ( Fe3O4(s) + 2H2O(l) + H2(g)
	Verificação das áreas Anódicas e Catódicas