Relátorio-Corrosão (1)

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Lavras - UFLA
Relatório completo de Corrosão
Turma 30H do curso de ABI Engenharia
Aira Rodrigues dos Santos
Ana Julia Garroni
Gabriella Cabral
Weliton Adair de Freitas
Lavras/2022
1. Introdução
A maioria dos materiais apresenta algum tipo de interação com um grande
número de ambientes diferentes. Os mecanismos de deterioração são diferentes
para os três tipos de materiais. Nos metais existe uma efetiva perda de de material,
seja por dissolução(corrosão) ou pela formação de uma incrustação ou filme
não-metálico. Os materiais cerâmicos são relativamente resistentes à deterioração,
a qual ocorre geralmente sob temperaturas elevadas ou corrosão. Para os
polímeros, os mecanismos e as consequências são diferentes daqueles dos metais
e cerâmicas e o termo degradação é usado com maior frequência.
As corrosões podem ser classificadas em vários tipos como por exemplo:
Corrosão uniforme; por placas; alveolar; de metais, entre outros tipos de corrosão.A
corrosão pode ser definida como o ataque (reação química) a um corpo sólido por
meio de uma ação química ou eletroquímica, provocado pelo meio ambiente. Esta
reação que geralmente ocorre na superfície do metal, provoca seu desgaste e
finalmente a sua destruição, seja pela alteração na sua estrutura, na composição
química ou no seu aspecto externo. Devem ser considerados os reagentes que
participam desta reação que são os metais (sua natureza, estrutura etc.) e os meio
corrosivos (composição, concentração, pH etc.) que entram em contato sob diversas
circunstâncias (temperatura, pressão, etc.) dando origem a diversos tipos de
mecanismos de corrosão.
Estudaremos agora o caso mais frequente de corrosão, que é a corrosão
úmida ou eletroquímica do ferro (elemento base na liga do aço), que é o material
mais extensamente usado na prática. O ferro, quando exposto à atmosfera
(Oxigênio, umidade, chuva etc), enferruja, mudando o aspecto metálico (com brilho
cinza) para se tornar um óxido de cor vermelha que, hidratado, torna-se
inteiramente amarelo (a ferrugem tem geralmente nuances intermediárias entre o
vermelho e o amarelo). Quimicamente, dizemos que o ferro se oxidou e o seu
estado de oxidação variou de zero no metal a +2 e +3 nos óxidos formados. A
ligação química também mudou de metálica para iônica nos hidróxidos e, por
conseguinte, a natureza do ferro oxidado difere do metal original. A aderência da
camada de óxido, que resulta do ataque sobre o metal, é fraca e facilmente o óxido
se desprende do metal, expondo a superfície a novo ataque.
A solução eletrolítica (água da chuva, produtos químicos, água do mar etc)
quando em contato com a superfície do metal, forma uma pilha eletroquímica, em
que algumas partes da superfície agem como ânodo e outras partes agem como
cátodo. O circuito interno é eletrônico, pois o metal é um bom condutor e a solução
funciona como circuito externo, de natureza iônica propiciando o funcionamento da
pilha. Como exemplos, damos as pilhas formadas sobre o ferro pela adição de
soluções ácidas e neutras (ou alcalinas), com seus respectivos potenciais.
Conhecer o processo de corrosão dos materiais, é parte importantíssima no
desenvolvimento das engenharias, o avanço tecnológico permitiu a criação de ligas
metálicas cada vez mais resistentes à ação do meio ambiente. Além de evitar
incidentes graves e prevenir uma série de custos decorrentes da manutenção ou
processos de proteção desses materiais.
2. Parte Experimental
No procedimento A (Corrosão do Ferro na Atmosfera) colocou um pedaço de
palha de aço no fundo de uma proveta para gás (ou um tubo com cerca de 25 cm) e
encha de água, fazendo com que a mesma penetre na malha de palha do aço. Em
seguida, colocou - se a proveta em um corpo com água, deixou o ar penetrar até 10
cm e marcou o nível da água na proveta. Após uma semana, foi observado que o
nível da água subiu 5 cm, e a palha de aço ficou com coloração preta
especialmente na parte em contato com o ar.
No procedimento B (Corrosão úmida do Ferro), adicionou - se 8 pregos de
ferro em tubos de ensaio pequeno e em seguida foi adicionado às soluções em
cada um:
Tubo 1: Água de torneira;
Tubo 2: HCl diluído (3 mol L-1 );
Tubo 3: HCl (6 mol L-1 );
Tubo 4: NaOH (0,1 mol L-1 );
Tubo 5: H2SO4 (3,5 mol L-1 );
Tubo 6: H2SO4 Concentrado;
Tubo 7: NaCl a 5%;
Tubo 8: Somente a lâmina de ferro;
Em cada caso, foi descrito o aspecto inicial do prego e da solução. Após uma
semana foi verificado os seguintes aspectos:
Tubos de ensaio Aspecto Inicial Aspecto final
1 Prego normal e solução
incolor
Cabeça do prego ficou
laranja, formou
precipitado preto no fundo
do tubo de ensaio em
torno da ponta do prego.
2 Prego normal e solução
incolor
A solução ficou
esverdeada,formou
precipitado laranja no
fundo e na parte de cima
na cabeça do prego.
Algumas pequenas
bolhas de ar.
3 Prego normal e solução
incolor
Prego bem deteriorado,
cabeça e ponta do prego
bem reduzidas,solução
mais
esverdeada.Algumas
pequenas bolhas de ar.
4 Prego normal e solução
incolor
Prego normal com uma
leve cobertura em sua
superfície.
5 Prego normal e solução
incolor
Solução azul
esverdeada,estrutura do
corpo de prego preta e
bem reduzida. Formou
precipitado preto no fundo
do tubo de ensaio e
algumas pequenas
bolhas de ar.
6 Prego normal e solução
incolor
Solução levemente
avermelhada,prego com
cor normal.
7 Prego normal e solução
incolor
Solução
avermelhada,pequenos
pontos pretos no preto.
8 Prego normal e solução
incolor
Não houve alteração
3. Resultado e discussão
No primeiro procedimento, após uma semana de análise, foi observado que o
nível de água no tubo de ensaio subiu de 5 cm e que a palha de aço ficou com uma
coloração preta, especialmente na parte em que ela estava em contato com o ar.
Isso ocorre, visto que a palha de aço reagiu com o oxigênio da água presente no
tubo, ficando molhada e oxidando mais facilmente. A seguir estão representadas as
equações químicas das reações da palha de aço com o ar e da palha de aço com a
água, respectivamente.
4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3
2 Fe(OH) (s) + 2 H2O + O2 → 2 Fe(OH)2
No segundo procedimento B, foi possível observar que os pregos presentes
em meios com ácidos e sais (tubos 2, 3, 5, 6 e 7) foram os que mais sofreram
corrosão, sendo o desgaste do metal devido a oxidação, formando a ferrugem que
pode ser representada pelas equações:
Fe(s) → Fe2+ + 2e- (oxidação do ferro)
O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- (redução do oxigênio)
2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe(OH)2 (equação geral da formação da ferrugem)
Abaixo estão equações químicas das reações ocorridas em cada tubo:
Tubo 1: Água da torneira
Fe2+(aq) + 2 OH-(aq) → Fe(OH)2(aq)
Tubo 2: HCl diluído (3mol/l)
Fe + 3 HCl = FeCl3 + 3/2H2(g)
Tubo 3: HCl (6 mols L -1)
Fe + 3HCl = FeCl3 + 3/2 H2 3 Fe(OH)2(aq) → H2O(l) + O2(g) + Fe3O4(s)
Tubo 4: NaOH (0,1mol L-1)
O reagente não favoreceu a oxidação
Tubo 5: H2SO4 (3,5 mols/L)
Fe + H2SO4(g) → FeSO4(s) + H2 (g)
Fe + H+(aq) → Fe+3(aq) + H2(g)
Tubo 6: H2SO4 concentrado:
Prego com aparência normal, solução avermelhada
Tubo 7: NaCL
2 FeCl3(aq) + 6 H2O(l) → 2 Fe(OH)3(aq) + 6 HCl(aq)
4. Conclusão
Através desse experimento pode-se observar os processos de corrosão
úmida do ferro em meios ácido, básico e neutro. Com base na realização dos
experimento, o procedimento A necessitou da umidade (H2O) e de um agente
oxidante (O2), e no procedimento B pode se perceber as devidas soluções e suas
alterações em cada prego,alguns com mudança de cor com precipitado, outros com
leve deformações e o restante sem mudanças. Além disso, a corrosão é um
fenômeno químico de grande importância para conhecimento de todas pessoas,
pois no nosso dia a dia se usa muitos produtos feitos de metais. Para maior
durabilidade desse metais em sua aplicação é importante conhecer os motivos e os
fatores que acarretam a deterioração, bem como os meios de minimizar esses
efeitos. Sendo assim, o conhecimento dos diversos tipos de corrosão, através de
experimentos, é um meioimprescindível para o aumento da estabilidade dos metais
frente aos agentes a eles.
Tais experimentos demonstraram as principais maneiras macroscópicas de
verificar a ocorrência de corrosão, como também métodos simples de sacrifício e
prevenção a fim de aumentar a durabilidade de empreendimentos que utilizam
metais susceptíveis à corrosão.