Reações de Oxi-Redução e Corrosão

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Corrosão 
Unidade 7 
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Reações de oxi-redução 
n  Todo o processo eletroquímico envolve a transferência de 
elétrons de uma substância para a outra 
n  exemplo: 
 0 +1 +2 0 
 Mg(s) + 2HCl(aq) è MgCl2(aq) + H2(g) 
v  Oxidação – ocorre com perda de elétrons- número de 
oxidação aumenta – agente redutor 
v  Redução – ocorre com ganho de elétrons – número de 
oxidação diminui – agente oxidante 
v  A oxidação e a redução ocorrem simultaneamente 
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Números de Oxidação 
n  Regras Básicas: 
n  O número de oxidação de um elemento no estado livre (quando não 
está combinado) é igual a zero; 
n  Quando se encontra combinado o número de oxidação do hidrogénio é 
sempre +1 (salvo nos hidretos metálicos em que toma o valor -1). 
n  No caso do oxigénio o número de oxidação é -2, à excepção dos 
peróxidos em que é igual a -1 e dos superóxidos onde é igual a -0,5. 
Quando ligado ao flúor, dado que este é mais electronegativo que o 
oxigénio, será o fluor que apresenta número de oxidação -1. 
n  Os ions monoatómicos têm o número de oxidação igual à sua própria 
carga; 
n  A soma dos números de oxidação de todos os átomos que constituem 
uma molécula tem de ser igual a zero (regra da electroneutralidade); 
n  A soma dos números de oxidação de todos os átomos de um ion 
poliatómico é sempre igual à carga do ion. 
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Celas eletroquímicas 
Oxidação no 
ânodo 
Redução no 
cátodo 
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Celas eletroquímicas 
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Diagrama da Cela 
n  Zn (s) + Cu2+ (aq) Cu (s) + Zn2+ (aq) 
n  [Cu2+] = 1 M e [Zn2+] = 1 M 
n  Zn (s) | Zn2+ (1 M) || Cu2+ (1 M) | Cu (s) 
 ânodo cátodo 
 
 
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Potenciais Padrão 
de Redução 
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Série galvânica em 
água do mar 
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Potencial Padrão da Cela 
E0 = Ecatodo - Eanode cela 0 0 
Zn (s) Zn2+ (1 M) + 2e- ânodo 
2e- + Cu2+ (1 M) Cu (s) cátodo 
Zn (s) + Cu2+ (1 M) Zn2+ (1 M)+ Cu(s) 
 E0 
 0.76 V 
0.34 V 
1.10 V 
Zn (s) | Zn2+ (1 M) || Cu2+ (1 M) | Cu (s) 
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Espontaneidade de reações redox 
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Efeito da concentração no 
potencial da cela 
n  Equação de Nernst (a 298 K) 
 E = E0 - ln Q RT 
nF 
- 0.0592 V n log Q E 
0 E = - 0.0257 V n ln Q E 
0 E = 
+ A seguinte reação irá ocorrer espontaneamente a 25°C se 
[Fe2+] = 0.60 M e [Cd2+] = 0.010 M? 
Fe2+ (aq) + Cd (s) Fe (s) + Cd2+ (aq) 
 
Cd Cd2+ + 2e- Oxidação 
Redução 2e- + Fe2+ 2Fe 
n=2 
E0 = EFe /Fe – ECd /Cd 
E0 = -0.44 – (-0.40) 
E0 = -0.04 V 
- 0.0257 V n ln Q E 
0 E = 
- 0.0257 V 2 ln -0.04 V E = 
0.010 
0.60 
E = 0.013 V 
E > 0 Reação espontânea 
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Corrosão 
n  Tendência espontânea do metal produzido e conformado de 
reverter ao seu estado original, de mais baixa energia livre 
n  Uma outra definição é a que afirma que corrosão é a 
deterioração de propriedades que ocorre quando um 
material reage com o ambiente 
n  Aspectos econômicos: 
n  utilização de maiores coeficientes de segurança 
n  necessidade de manutenção preventiva (p. ex.: pintura) e 
corretiva 
n  utilização de materiais mais “nobres” e caros 
n  parada temporária da utilização do equipamento ou da estrutura 
n  contaminação de produto 
n  perda de eficiência e perda de credibilidade 
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Corrosão 
A corrosão envolve a diminuição da energia livre do sistema 
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Formas de corrosão 
+
Formas comuns de corrosão 
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Corrosão uniforme 
§  A corrosão uniforme é o fenômeno 
de corrosão mais importante, 
comum, simples e conhecido 
§  Ela acontece em metais e ligas 
relativamente homogêneas 
expostas a ambientes também 
homogêneos 
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Mecanismo da corrosão 
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Influência da umidade relativa no 
processo de corrosão atmosférica 
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Corrosão galvânica 
§  A corrosão galvânica é uma das formas mais comuns de ataque ao 
metal 
§  Resulta da formação de uma pilha, promovendo um ataque 
localizado em um dos componentes do par 
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Corrosão galvânica 
2Cu(s) + H2O(l) + O2(g) + CO2(g) Cu2(OH)2CO3(s) 
+
Corrosão por frestas 
n  O ataque acontece em regiões confinadas de pequeno 
volume e onde o meio apresenta estagnação, tais como os 
interstícios existentes entre duas chapas rebitadas ou 
parafusadas ou regiões sob juntas 
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Corrosão por pites 
Fe3[Fe(CN)6]2 – íons Fe2+ cor azul intenso 
+
Corrosão intergranular 
Pode ser causada por impurezas nos contornos dos grãos ou enriquecimento 
ou empobrecimento de algum elemento de liga nas áreas de contorno dos 
grãos 
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Proteção de metais contra a 
corrosão 
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Métodos de prevenção da 
corrosão 
n  Pintura 
n  A proteção contra corrosão através de pintura consiste em criar 
uma barreira impermeável protetora na superfície exposta do 
material através de aplicação de esmaltes, vernizes, tintas e 
plásticos, obedecendo as seguintes etapas: 
n  a) Limpeza da superfície: pode ser feita através de escovamento, 
aplicação de solventes e jateamento 
n  b) Aplicação de primer: garante aderência a camada 
subseqüente 
n  c) Camada intermediária: fornece espessura ao sistema 
n  d) Camada final: atua como barreira protetora, além da finalidade 
estética 
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Galvanização 
n  A galvanização é o processo de zincagem por imersão a quente, 
que consiste na imersão da peça em um recipiente com zinco 
fundido a 460°C. 
n  O zinco adere à superfície do aço através da formação de uma 
camada de liga Fe-Zn, sobre a qual deposita-se uma camada de 
zinco pura de espessura correspondente a agressividade do 
meio a qual a peça será submetida. 
n  Para garantir uma proteção ainda maior contra a corrosão 
costuma-se aplicar tintas sobre as superfícies zincadas. 
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Galvanização 
+
Aços liga 
n  Com a adição de cobre, cromo, silício, fósforo e níquel são 
obtidos aços de baixa liga que se caracterizam pela 
formação de uma película aderente que impede a corrosão, 
podendo ser empregado sem pintura com restrições em 
atmosfera marítimas. 
n  Para diminuir o processo de corrosão do aço sob a água ou 
atmosfera marítima, utiliza-se uma percentagem de 0.1 a 
0.2% de cobre. 
n  Para estruturas aparentes deve-se tomar cuidado, uma vez 
que na primeira fase de corrosão os produtos resultantes do 
processo podem manchar outros elementos estruturais. 
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Ânodo sacrificial 
Consiste em proteger o material com outro que tenha um 
potencial de oxidação maior 
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Corrosão no 
concreto 
corrosão 
relativa ao 
concreto 
lixiviação 
expansão por 
águas ou solos 
contaminados 
expansão por 
reação álcali-
agregado 
agregados 
ferruginosos 
relativa à 
armadura 
despassivação 
por cloretos 
despassivação 
por 
carbonatação 
relativa à 
estrutura 
+
Corrosão relativa ao concreto 
n  lixiviação por águas puras, carbônicas ou ácidas, que atacam a 
pasta de concreto 
 CaO + CO2 CaCO3 
 Ca(OH)2 + H+ Ca2+ + 2 H2O 
 
n  expansão por águas ou solos contaminados com sulfatos 
n  expansão por reação álcali-agregado 
 CaCO3. MgCO3 + 2NaOH Mg(OH)2 + CaCO3 + Na2CO3 
 3CaO.Al2O3 + 6NaOH + 6H2O 2Na3Al(OH)6 + 3 Ca(OH)2 
 SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O 
 
n  agregados ferruginosos 
+
Corrosão relativa à armadura 
n  Despassivação por cloretos 
n  Cloretos promovem a despassivação precoce do aço, mesmo em 
ambientes alcalinos. Teor crítico 0,3% m.c 
n  Origem dos cloretos: 
n  Difusão de íons a partir do exterior (atmosfera marinha) 
n  Aditivos aceleradores de pega (CaCl2) 
n  Areia ou água contaminada por sal (NaCl) 
n  Tratamentos de limpeza com ácido muriático (HCl) 
 
n  Sal (NaCl) como agente anticongelante 
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Corrosão relativa à armadura 
 
n Despassivação por cloretos 
 
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Corrosão relativa à armadura 
 Despassivação por Carbonatação 
+
Formação de pilha de corrosão em 
concreto armado 
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Corrosão do aço carbono – reação 
expansiva+
Prevenção da corrosão em 
armaduras de concreto 
n  Cobrimento –Maior tempo para a camada carbonatada 
chegar ao aço 
n  Concreto menos permeável –Menor relação água/cimento 
e maior fck 
n  Tipo de cimento 
n  Proteção superficial do concreto – revestimentos 
n  Armaduras especialmente passivas: 
–Aços revestidos (epóxi, galvanização) 
–Aços inoxidáveis 
–Armaduras de fibras (carbono, vidro, kevlar) 
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Bibliografia Consultada 
n  Princípios da proteção de estruturas metálicas em 
situação de corrosão e incêndio, Fábio Domingos Pannoni, 
M.Sc., Ph.D. 3a Edição, 2004, V.2, Perfis Gerdau Açominas 
n  www.metalica .com.br/protecao-contra-corrosao 
n  Corrosão, Prof. José de A. Freitas Jr. / Materiais I, UFPR 
n  General Chemistry, R. Chang, Ed. McGrawHill, 2002