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335CAPÍTULO 18 | CORROSÃO E PROTEÇÃO DE METAIS Pegue dois pacotes de palha de aço. Deixe um aberto e um fechado. Após uma semana observe se ocorreu alguma modificação no conteúdo dos pacotes: caso exista alguma diferença entre o aspecto dos dois pacotes, como você pode explicar? EXPLORE SEU MUNDO A formação da ferrugem, reação entre ferro, oxi- gênio e água, pode ser equacionada em duas etapas. Uma região na superfície do metal atua como ânodo, e nela ocorre a oxidação, que pode ser representada pela seguinte equação. Fe (s) Fe (aq) 2 e E 0,41 V2 0 → 1 511 2 Uma outra região serve como cátodo, e nela o O 2 (g), em meio aquoso, captura os elétrons cedidos pelo ferro, que se reduzem. ,O (g) 2HO( ) 4 e 4 OH (aq) E 1,25 V2 2 0 →1 1 51 2 2 Com base nas informações, responda às questões 1 a 4. 1. Classifique as reações indicadas em reações de oxidação ou redução. 2. O valor do potencial das semirreações mencio- nadas é de oxidação ou redução? 3. Escreva a equação da reação global. 4. Uma das maneiras de se proteger o ferro da oxi- dação é recobri-lo com uma camada de um outro metal, que irá se oxidar em seu lugar. Dados: Au 3 e Au E 1,40 V Ag 1 e Ag E 0,80 V Cu 2 e Cu E 0,34 V Sn 2 e Sn E 0,14 V Fe 2 e Fe E 0,45 V Cr 3 e Cr E 0,75 V Zn 2 e Zn E 0,76 V 3 0 0 2 0 2 0 2 0 3 0 2 0 � ⇀�� ↽ ��� � ⇀�� ↽ ��� � ⇀�� ↽ ��� � ⇀�� ↽ ��� � ⇀�� ↽ ��� � ⇀�� ↽ ��� � ⇀�� ↽ ��� 1 51 1 51 1 51 1 52 1 52 1 52 1 52 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 Entre os metais indicados, quais poderiam ser utilizados para proteger o ferro? Justifique sua resposta. 5. (Uern) As latas de conserva de alimento são fei- tas de aço. Para não enferrujar em contato com o ar e não estragar os alimentos, o aço nelas contido é revestido por uma fina camada de es- tanho. Não se deve comprar latas amassadas, pois com o impacto, a proteção de estanho pode romper-se, o que leva à formação de uma pilha, de modo que a conserva acaba sendo contami- nada. De acordo com esse fenômeno, é correto afirmar que: a) o ferro serve como metal de sacrifício. b) o polo positivo da pilha formada é o estanho. c) ao amassar a lata, o estanho passa a perder elétrons. d) quando a lata é amassada, o ferro torna-se o cátodo da reação. 6. (Fuvest-SP) Um método largamente aplicado para evitar a corrosão em estruturas de aço enterradas no solo, como tanques e dutos, é a proteção ca- tódica com um metal de sacrifício. Esse método consiste em conectar a estrutura a ser protegida, por meio de um fio condutor, a uma barra de um metal diferente e mais facilmente oxidável, que, com o passar do tempo, vai sendo corroído até que seja necessária sua substituição. X Desenvolvendo seus conhecimentos Um experimento para identificar quais metais podem ser utilizados como metal de sacrifício consiste na adição de um pedaço de metal a di- ferentes soluções contendo sais de outros metais, conforme ilustrado, e cujos resultados são mos- trados na tabela. O símbolo (1) indica que foi Burrows, et al. Chemistry3, Oxford, 2009. Adaptado. R e p ro d u ç ã o /F U V E S T, 2 0 1 8 . 2CONECTEQuim_MERC18Sa_U5_Cap18_p330a340.indd 335 8/2/18 12:07 PM 336 UNIDADE 5 | ELETROQUÍMICA observada uma reação química e o (2) indica que não se observou qualquer reação química. Metal X Soluções Estanho Alumínio Ferro Zinco SnC, 2 1 1 1 A,C, 3 2 2 2 FeC, 3 2 1 1 ZnC, 3 2 1 2 Da análise desses resultados, conclui-se que po- de(m) ser utilizado(s) como metal(is) de sacrifício para tanques de aço: a) A, e Zn. b) somente Sn. c) A, e Sn. d) somente A,. e) Sn e Zn. X 7. (Uece) Para preservar o casco de ferro dos navios contra os efeitos danosos da corrosão, além da pintura são introduzidas placas ou cravos de certo material conhecido como “metal de sacri- fício”. A função do metal de sacrifício é sofrer oxidação no lugar do ferro. Considerando seus conhecimentos de química e a tabela de poten- ciais de redução impressa abaixo, assinale a opção que apresenta o metal mais adequado para esse fim. Metal Potencial de redução em volts Cobre Cu 2 e Cu E 0,342 0 0→1 511 2 Ferro Fe 2 e Fe E 0,442 0 0→1 521 2 Magnésio →Mg 2 e Mg E 2,372 0 01 521 2 Potássio K 1e K E 2,930 0→1 521 2 Cádmio Cd 2 e Cd E 0,402 0 0→1 521 2 a) Potássio b) Cádmio c) Cobre d) MagnésioX 1. (Unicamp-SP) “Ferro Velho Coisa Nova” e “Com- pro Ouro Velho” são expressões associadas ao comércio de dois materiais que podem ser rea- proveitados. Em vista das propriedades químicas dos dois materiais mencionados nas expressões, pode-se afirmar corretamente que: a) nos dois casos as expressões são apropriadas, já que ambos os materiais se oxidam com o tem- po, o que permite distinguir o “novo” do “velho”. b) nos dois casos as expressões são inapropriadas, já que ambos os materiais se reduzem com o tempo, o que não permite distinguir o “novo” do “velho”. c) a primeira expressão é apropriada, pois o fer- ro se reduz com o tempo, enquanto a segunda expressão não é apropriada, pois o ouro é um material inerte. d) a primeira expressão é apropriada, pois o fer- ro se oxida com o tempo, enquanto a segunda expressão não é apropriada, pois o ouro é um material inerte. X 2. (Udesc) A corrosão do ferro metálico tem grande impacto econômico e ocorre espontaneamente na presença de oxigênio e de água acidificada. A principal reação química que descreve o pro- cesso é dada abaixo: 2Fe (s) O (g) 4H (aq)2 21 1 1 1 → 2HO( ) 2Fe (aq) E 1,67 V2 2 2 0 1 51 1 1 → , Sabendo-se que o potencial padrão de redução do oxigênio, em meio ácido, é 11,23 V e com base nas informações e na reação química, assinale a alternativa correta. a) O potencial padrão da semirreação de redução do ferro metálico é 21,45 V. b) O potencial padrão da semirreação de redução do ferro metálico é 20,22 V. c) O potencial padrão da semirreação de oxidação do ferro metálico é 10,44 V. d) O potencial padrão da semirreação de oxidação do ferro metálico é 20,44 V. e) O potencial padrão da semirreação de oxidação do ferro metálico é 12,90 V. X Desafiando seus conhecimentos R e p ro d u ç ã o /F U V E S T, 2 0 1 8 . 2CONECTEQuim_MERC18Sa_U5_Cap18_p330a340.indd 336 8/2/18 12:07 PM 337CAPÍTULO 18 | CORROSÃO E PROTEÇÃO DE METAIS 3. (Enem) Utensílios de uso cotidiano e ferramentas que contêm ferro em sua liga metálica tendem a sofrer processo corrosivo e enferrujar. A cor- rosão é um processo eletroquímico e, no caso do ferro, ocorre a precipitação do óxido de ferro (III) hidratado, substância marrom pouco solúvel, conhecida como ferrugem. Esse processo corro- sivo é, de maneira geral, representado pela equa- ção química: 1 24 34 →4Fe (s) 3 O (g) 2HO ( ) 2Fe O HO (s)2 2 2 3 2 Ferrugem 1 1 ?, Uma forma de impedir o processo corrosivo nes- ses utensílios é: a) renovar sua superfície, polindo-a semanal- mente. b) evitar o contato do utensílio com o calor, iso- lando-o termicamente. c) impermeabilizar a superfície, isolando-a de seu contato com o ar úmido. d) esterilizar frequentemente os utensílios, im- pedindo a proliferação de bactérias. e) guardar os utensílios em embalagens, isolan- do-os do contato com outros objetos. 4. (UEPG-PR) As latas de conserva são compostas pela chamada folha de flandres (liga de ferro e carbono), recoberta por uma camada de estanho, para a sua proteção. Deve-se evitar comprar latas amassadas, porque, com o impacto, a proteção de estanho pode romper-se, o que leva à forma- ção de uma pilha, de modo que a conserva acaba sendo contaminada. Dados: Fe 2 e Fe E 0,44 V Sn 2 e Sn E 0,14 V 2 0 2 0 → → 1 52 1 52 1 2 1 2 A respeito desse assunto, assinale o que for correto. 01) A reação da pilha produz quatro elétrons. 02) O ferro da folha de flandres oxida mais facil- mente que a camada de estanho. 04) Quando uma lata é amassada, o ferro torna-se cátodo da reação. 08)A reação da pilha é Sn21 1 Fe → Sn 1 Fe21. 5. (UPM-SP) Em instalações industriais sujeitas à corrosão, é muito comum a utilização de um metal de sacrifício, o qual sofre oxidação mais facilmente que o metal principal que compõe essa instalação, diminuindo, portanto, eventuais X 02 e 08. desgastes dessa estrutura. Quando o metal de sacrifício encontra-se deteriorado, é providen- ciada sua troca, garantindo-se a eficácia do pro- cesso denominado proteção catódica. Considerando uma estrutura formada predomi- nantemente por ferro e analisando a tabela abai- xo que indica os potenciais-padrão de redução (E )0red de alguns outros metais, ao ser eleito um metal de sacrifício, a melhor escolha seria: Metal Equação da semirreação Potenciais- -padrão de redução (E )0 red Magnésio Mg21 (aq) 1 2 e2 Mg (s) 22,38 V Zinco Zn21 (aq) 1 2 e2 Zn (s) 20,76 V Ferro Fe21 (aq) 1 2 e2 Fe (s) 20,44 V Chumbo Pb21 (aq) 1 2 e2 Pb (s) 20,13 V Cobre Cu21 (aq) 1 2 e2 Cu (s) 10,34 V Prata Ag1 (aq) 1 e2 Ag (s) 10,80 V a) o magnésio. b) o cobre. c) o ferro. d) o chumbo. e) a prata. 6. (UFMG) Certos metais que se oxidam mais facil- mente que o ferro podem ser usados na fabri- cação de eletrodos de sacrifício, que previnem a corrosão de objetos de ferro, como canos de água ou de esgoto. A proteção se baseia na oxi- dação preferencial desses metais no lugar do ferro. O quadro a seguir apresenta os potenciais padrão de redução para algumas semirreações (T 5 25 °C): Mg21 1 2 e2 Mg E0 5 22,37 V Zn21 1 2 e2 Zn E0 5 20,76 V Fe21 1 2 e2 Fe E0 5 20,44 V Ni21 1 2 e2 337337337337337337337 Ni E0 5 20,25 V Sn21 1 2 e2 337337337337337337337337337337 337337337337337337337337337337 Sn E0 5 20,14 V Fe31 1 e2 337337337337337337337337337337 Fe21 E0 5 10,77 V Ag1 1 e2 Ag E0 5 10,80 V X 2CONECTEQuim_MERC18Sa_U5_Cap18_p330a340.indd 337 8/2/18 12:07 PM