Relatorio POLARIZAÇÃO_Thais_Damacena

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ 
 DEPARTAMENDO DE CIÊNCIA EXATAS E TECNOLÓGICAS 
CET 992 – ELETROQUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
POLARIZAÇÃO DO ELETRODO 
 
 
 
 
THAÍS DAMACENA PASSOS (201711631) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ILHÉUS-BAHIA 
2021 
THAÍS DAMACENA PASSOS (201711631) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
POLARIZAÇÃO DO ELETRODO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ilhéus-BAHIA 
2021 
 Relatório apresentado como 
avaliação da disciplina CET992 – 
Eletroquímica, turma de Engenharia 
Química. O experimento foi realizado 
por vídeo aula. 
Professora: Dra. Vera Rosa Capelossi. 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................4 
2. OBJETIVOS .................................................................................................................. 6 
2.1 Objetivo Geral ............................................................................................................... 6 
2.2 Objetivos Específicos ................................................................................................... 6 
3. MATERIAIS E MÉTODOS .......................................................................................... 7 
3.1 Materiais ...................................................................................................................... 7 
3.2 Métodos ........................................................................................................................ 7 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................... 8 
5. CONCLUSÃO ............................................................................................................. 10 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
A corrosão eletroquímica envolve reações de oxirredução que podem ocasionar a 
deterioração dos materiais, este fenômeno está presente no cotidiano. Esse processo espontâneo 
gera problemas sócio- econômicos, já que altera a estabilidade dos materiais metálicos 
constantemente usados para diversos fins. Estima-se que 40% a mais da produção de metais é 
feita para reposição das perdas por corrosão, e considerável porcentagem da produção total é 
efetivamente perdida, sem possibilidade de recuperação ou reciclagem. No que se refere a uma 
indústria química, o próprio fluído com que se trabalha na linha de produção pode ocasionar 
processos corrosivos nos equipamentos que interagem com ele, sendo necessário prévia análise 
no projeto sobre esses aspectos, afim de evitar prejuízos econômicos ou acidentes de trabalho 
[1]. 
Os ensaios eletroquímicos são ferramentas na área da pesquisa da corrosão, que 
permitem a reprodução dos fenômenos envolvidos na corrosão de maneira controlada, e 
também análise das reações catódicos e anódicas, proporcionando medidas quantitativas e 
qualitativas no processo de corrosão. Para isto, utiliza-se a célula eletroquímica e um 
equipamento denominado potenciostato, que simula os processos de corrosão e armazena as 
informações em um computador [2]. 
A célula eletroquímica é um sistema onde os fenômenos eletroquímicos relacionados ao 
processo corrosivo é submetido a ensaios experimentais. O sistema conta com um eletrólito e 
três eletrodos, os quais serão ligados ao potenciostato por fios condutores e para cada eletrodo 
é ligado a seu respectivo fio, já identificado pelo equipamento. Os três eletrodos são: eletrodo 
de trabalho, o contra eletrodo e o eletrodo de referência. O eletrólito é o meio corrosivo que 
permitirá a transferência de elétrons, o eletrodo de trabalho é a amostra do material que se deseja 
estudar e sofre oxidação, o contra eletrodo tem polaridade oposta ao eletrodo de trabalho e é o 
meio que a corrente flui, por fim o eletrodo de referência que controla o potencial do eletrodo 
de trabalho [2]. Através do sistema célula eletroquímica-potenciostato é possível verificar 
medidas da polarização e avaliação da corrosão localizada [3]. 
A polarização ocorre quando o potencial de um eletrodo se encontra deslocado em 
relação ao seu potencial de equilíbrio, ou seja, quando o potenciostato aplica um potencial, 
ocasionando a sobretensão no eletrodo que afeta o equilíbrio do sistema, deixando o contra 
eletrodo e o eletrodo de trabalho polarizados [2]. As medidas de polarização determinam o 
comportamento anódico e catódico do material, apontados pelas curvas de polarização, já que 
há uma relação entre o exponencial da corrente com o potencial, sendo constatado num gráfico 
E(v) versus i [3]. 
A curva de Tafel e o potencial de circuito aberto (OCP) são dados obtidos pelo 
potenciostato. Após a imersão do metal num meio corrosivo ocorre a distribuição de cargas que 
por consequência gera uma diferença de potencial, quando relacionada ao eletrodo de referência 
fornecerá a medida de potencial em circuito aberto, o equilíbrio do sistema fornece o potencial 
de circuito aberto estabilizado e é observado quando as reações catódicas e anódicas têm 
velocidades equivalentes, graficamente é possível notar o equilíbrio quando não há variação do 
potencial. O OCP tem relação direta com as reações que estão ocorrendo na interface metal-
eletrólito, então este potencial é conhecido como potencial de corrosão [2]. 
Quando o potenciostato aplica no sistema valores acima do OCP o equilíbrio é 
perturbado e por consequência ocorre a polarização do contra eletrodo e do eletrodo de trabalho. 
O potenciostato exerce uma varredura do potencial, medindo a corrente que passa entre o 
eletrodo de trabalho e o contra eletrodo, a partir destas informações a curva de Tafel é gerada, 
que posteriormente fornece os parâmetros de Tafel que são indicativos da corrosão do material 
[2]. A equação de Tafel é expressa por: 
 𝜂 = 𝑏 log
|𝑖|
𝑖0
 Eq. (1) 
Para sobretensões elevadas a equação de Tafel defina uma dependência linear entre o 
potencial e o logaritmo da corrente, existindo uma região nas curvas de polarização anódica e 
catódica onde as aproximações de Tafel e os coeficientes podem ser encontrados, 
consequentemente a equação de Buttler-Volmer (Eq. 2), a equação fundamental da cinética 
eletroquímica, pode ser expressa [4]. 
𝑖 = 𝑖0 {𝑒 (
(1−β)𝑍𝐹η
𝑅𝑇
) − 𝑒 − (
(1−β)𝑍𝐹η
𝑅𝑇
)} Eq. (2) 
2. OBJETIVOS 
 
2.1. OBJETIVO GERAL 
Reproduzir em laboratório, de maneira controlada os fenômenos eletroquímicos 
envolvidos na corrosão. 
 
 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
Analisar a célula eletroquímica; 
Determinar o potencial de corrosão (𝐸𝑐𝑜𝑟𝑟); 
Levantar as curvas de polarização de Tafel; 
Traçar e determinar 𝑖𝑐𝑜𝑟𝑟 através das curvas de polarização; 
Traçar e determinar as constantes de Tafel catódica e anódica; 
Calcular a densidade de corrente utilizando a equação de Butler-Volmer; 
Analisar o que ocorre na curva anódica e o que ocorre na curva catódica. 
 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
3.1. MATERIAIS 
3.1.1 Célula eletroquímica: 
Contra eletrodo de fio de titânio revestido com ródio; 
Eletrodo de referência de cloreto de prata; 
Eletrodo de trabalho de placa de aço carbono; 
Eletrólito NaCl a 0,1 molar. 
3.1.1 Potenciostato. 
 
 3.2. MÉTODOS 
 A princípio é feito a montagem da célula eletroquímica do laboratório LAMA, esta tem 
um compartimento inferior com um furo centralizado onde é posicionado o eletrodo de trabalho, 
no caso de estudo é uma placa de aço carbono, a área de interação do eletrodo de trabalho com 
o sistema é pequena, sendo somente na região do furo. Em seguida é inserido o eletrólito, que 
no caso é o NaCl. A tampa da célula eletroquímica possui alguns furos, o contra eletrodo é 
inserido no furo que se encontra centralizado, para que estejamais próximo do eletrodo de 
trabalho, este eletrodo é um fio de titânio revestido com ródio, que é um material inerte. Ao 
conectar o eletrodo de trabalho na tampa da célula é escolhida uma localização de furo na 
lateral, de maneira que não toque no contra eletrodo para que não haja interferência no trabalho 
um do outro. 
 Em seguida o potenciostato é ligado à célula através de três fios conectores, cada fio 
possui uma identificação para que seja ligado a seu respectivo eletrodo. A célula é posicionada 
numa espécie de gaiola de Faraday para blinda-la de interferências do meio externo ao sistema. 
Após ligar o potenciostato, observou-se a voltagem indicada no equipamento como -0,34 V, 
este encontra-se conectado ao software NOVA, que armazena toda configuração necessário 
para realizar o ensaio, o SETUP possui as configurações dos ensaios que o potenciostato realiza, 
sendo de interesse do estudo o OCP e Curva de Tafel. 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
As curvas de Tafel obtidas após o experimentos foram fornecidos, sendo utilizados na 
obtenção dos objetivos do ensaio. 
 
Figura 1 – Curvas de polarização de Tafel do eletrodo aço carbono. 
 
Observando o gráfico nota-se que o potencial de corrosão é aproximadamente: 
Ecorr = −0,42 V 
Para determinar os parâmetros de Tafel, as regiões são indicadas por ± 30 𝑚𝑉 do 
potencial de corrosão, obtendo a sobretensão anódica e catódica que são representadas pelas 
retas em vermelho tracejadas no gráfico. 
Sobretensão anódica = 𝜂𝑎𝑛ó𝑑𝑖𝑐𝑎 = (−0,42 + 0,03) 𝑉 = −0,39 𝑉 
Sobretensão catódica = 𝜂𝑐𝑎𝑡ó𝑑𝑖𝑐𝑎 = (−0,42 − 0,03) 𝑉 = −0,45 𝑉 
Representando os pontos de intersecção entre a curva anódica e sobretensão anódica e 
entre a curva catódica e sobretensão catódica, é possível determinar o 𝑖AN e 𝑖CAT. A partir 
destes pontos também é possível traçar as tangentes anódica e catódica, o ponto de intersecção 
entre as tangentes e a reta do potencial de corrosão demonstrará o 𝑖0. Analisando o gráfico, 
podemos considerar 𝑖0 ≈ 1,5 𝑥 10
−4, 𝑖A ≈ 1,3 𝑥 10
−4 e 𝑖C ≈ 1,2 𝑥 10
−4 . 
Na figura a seguir do mesmo gráfico, porém com informações a mais traçadas, nota-se 
o ângulo θ formado entre a reta da sobretensão anódica e a tangente anódica, que auxiliará no 
cálculo no coeficiente de Tafel anódico, dado por: 
𝑏𝑎 = 
𝐶𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑜𝑝𝑜𝑠𝑡𝑜
𝐶𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑎𝑑𝑗𝑎𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒
 = 
0,39 − 0,32
1 𝑥 10−1
 = 
0,07
1 𝑥 10−1
 = 0,7
𝑉
𝑑𝑒𝑐 𝑙𝑜𝑔
 
Ecorr 
ηAN 
ηCAT 
𝑖C 
𝑖𝐴 
𝑖0 
 
 
Figura 2 – Curvas de polarização de Tafel do eletrodo aço carbono. 
 
Da mesma forma para o ângulo φ formado entre a reta da sobretensão catódica e a 
tangente catódica para o cálculo do coeficiente de Tafel catódico: 
𝑏𝑐 = 
𝐶𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑜𝑝𝑜𝑠𝑡𝑜
𝐶𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑎𝑑𝑗𝑎𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒
 = 
0,45 − 0,60
1 𝑥 10−1
 = 
− 0,15
1 𝑥 10−1
 = −1,5
𝑉
𝑑𝑒𝑐 𝑙𝑜𝑔
 
Assim os coeficientes de Tafel são 𝑏𝑎 = 0,7 𝑉/𝑑𝑒𝑐 𝑙𝑜𝑔 e 𝑏𝑐 = −1,5 𝑉/𝑑𝑒𝑐 𝑙𝑜𝑔. Sendo 
possível expressar a equação de Butler-Volmer para polarização por ativação, que permite calcular a 
densidade da corrente: 
𝑖 = 𝑖0{exp (
2,303
𝑏𝑎 
𝜂𝐴) − exp (−
2,303
𝑏𝑐 
𝜂𝐶)} 
𝑖 = 1,5 𝑥 10−4{exp (
2,303
0,7
𝑥 0,39) − exp (
−2,303
−1,15
 𝑥 0,45)} 
𝑖 = 1,5 𝑥 10−4{exp(1,28) − exp(0,90)} 
𝑖 = 1,5 𝑥 10−4(3,597 − 2,460) = 1,5 𝑥 10−4(1,137) 
𝑖 = 1,7 𝑥 10−4 𝐴. 𝑐𝑚2 
Pelos dados obtidos e observando as curvas dos gráficos notamos que a partir do 
momento que é aplicado no sistema uma sobretensão, há uma diferença nas velocidades das 
reações e consequentemente instantes que há predominância das regiões anódicas ou catódicas. 
Nota-se a predominância da região catódica. 
 
 
ηAN 
Ecorr 
ηCAT 
θ 
 φ 
-0,32 
5. CONCLUSÃO 
Os diagramas das curvas de Tafel obtidos em ensaios eletroquímicos permitem medidas 
quantitativas e qualitativas de aspectos eletroquímicos relacionados à corrosão, no presente 
experimento foi possível verificar valores de Ecorr, 𝑖0 , 𝑖A e 𝑖C, os coeficientes de Tafel e a 
densidade da corrente através da equação de Butler-Volmer aplicada à polarização por ativação. 
Utilizando o potenciostato foi possível também compreender o potencial de um circuito aberto 
e as curvas de Tafel. Com isto, é possível obter informações do sistema que auxiliam em 
estudos sobre a corrosão dos materiais e mecanismos de proteção desses efeitos gerando 
economia de gastos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
[1] CAPELOSSI, V. Aspectos eletroquímicos ligados à estabilidade dos materiais – 
CORROSÃO, 2021. 38 slides. 
Disponível em: 
<https://classroom.google.com/w/Mjk0MDAzODYwODg0/tc/Mjk0MDA0NjE4NzUz> 
Acesso em: 20/05/2021. 
 
[2]CAPELOSSI, V. Roteiro de experimento de polarização do eletrodo, 2021. 
Disponível em: 
<https://classroom.google.com/c/Mjk0MDAzODYwODg0/a/Mjg4MjQ1NTg3MDc0/details> 
Acessado em: 20/05/2021 
 
[3] FREITAS, D. Técnicas para avaliação da corrosão. 74 slides. 
Disponível em: 
<http://sulgas.usuarios.rdc.puc-rio.br/Corrosao_Ensaios.pdf> 
Acesso em: 
21/05/2021 
 
[4] Polarização e cinética de eletrodo. USP. 20 slides. 
Disponível em: 
<http://sulgas.usuarios.rdc.puc-rio.br/Corrosao_Ensaios.pdf> 
Acesso em: 
23/05/2021