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relatório7 - eletroquimica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL
EXPERIMENTO 7: Corrosão
ALUNO: Manuele de Souza Fonseca
MATRÍCULA 2015123193
TURMA: PU2A
 Belo Horizonte, 19 de novembro de 2015
Objetivos
Observar a corrosão de ferro em contato com compostos diferentes.
Resultados e discussão
Corrosão do ferro na atmosfera
Fe(s) Fe2+(aq) + 2e- Ɛ0 = 0,44 V
1/2O2 + 2H2O(l) + 2e- 2OH- (aq) Ɛ0 = 0,415 V
Fe(s) + 1/2O2(g) + H2O(l) 	 Fe2+ + 2OH-(g) ∆Ɛ0 = 0,855 V
Após de decorrida uma semana na qual um pedaço de palha de aço se encontrava dentro de uma proveta e emborca-la em um béquer com água, ocorreu uma diminuição do volume de ar entre a palha de aço e a água, que antes era de 15,1 mL para 12,6 mL (redução de 2,5 mL ou 16,6%). O que ocorreu é que durante o tempo decorrido, houve consumo de O2, causando diminuição no volume de ar disponível, deslocando a água para preenchimento desse espaço vazio e formação de Fe2+, responsável pela coloração que a palha de aço adquiriu. O ferro, que antes possuía Nox. = 0 tem agora Nox. = +2. A ligação deixou de ser metálica para ser iônica.
Corrosão úmida do ferro
Tubo 1
A corrosão ocorreu em H2O, que possui um pH de aproximadamente 6,5. O processo observado é o mesmo do experimento 2.1., no qual o prego oxidado adquiriu uma coloração alaranjada da ferrugem, indicando a formação de Fe3+. Nos pontos onde o ferro do prego adquiriu coloração preta, é onde houve formação de Fe2+. 
Tubo 2
A corrosão ocorreu em HCl diluído, que pode ser exemplificada pela equação:
Fe(s) + 1/2O2(g) + H2O(l) 	 Fe2+ + 2OH-(aq) ∆Ɛ0 = 0,855 V
Ocorre liberação de íons H+, por parte do HCl, e o ferro passou a ser Fe3+. Originou-se o complexo Fe(OH)3(s),que possui coloração alaranjada, devido à presença de O2 e H2O.
Tubo 3
A corrosão ocorreu em HCl concentrado, que pode ser exemplificada pela equação: 
 Fe(s) + 2 H+ + 1/2O2(g)	 H2O(l) + Fe2+ ∆Ɛ0 = 1,67 V
Nesse caso, ocorre um processo de oxidação mais acelerado, pois os íons H+ facilitam o transporte de elétrons. Nesse caso é formado o composto FeCl2(s), que é responsável pela coloração preta que o prego adquiriu.
Tubo 4
O prego estava submerso em solução de NaOH, porém não ocorreu oxidação, pois não haverá formação de novos compostos e, portanto, o Fe não terá seu Nox. modificado.
Tubo 5
A corrosão ocorreu na solução de H2SO4(aq) 3,5 mol L-1. Observe a equação:
Fe(s) + H2SO4(aq) FeSO4(s) + H2(g)
Ocorreu o desprendimento de hidrogênio gasoso e formação de cristais, protegendo a superfície do prego.
Tubo 6
O tubo possuía H2SO2 concentrado. A alta concentração do ácido impediu a ionização da solução, não havendo, dessa forma, corrosão.
Tubo 7
No tubo contendo NaCl (5%), a dissociação de íons Na+ Cl- facilita o transporte de elétrons através do corpo do prego, acelerando a corrosão. Este processo é o mesmo que se observa na submersão de ferro em água de torneira, porém uma reação mais rápida graças aos motivos já citados anteriormente.
Tubo 8
Aconteceu corrosão, porém em menor escala. A corrosão ocorreu devido à umidade do ar.
Corrosão na linha d’água
A corrosão, quando houve semi-submersão, ocorreu no local submerso e no local logo acima da linha d’agua. Observe que nesse caso as diferentes concentrações de gases em regiões variadas do prego modificam seus locais de oxidação. Na parte submersa ocorre corrosão e formação de Fe2+ no caso do prego NaCl (5%), apresentando coloração alaranjada e Fe3+ em água de torneira, colorindo-se de negro. O NaCl facilita o transporte de elétrons, acelerando a reação. Na parte superior ocorre a formação de ferrugem, pois os elétrons “caminham” em direção à parte exposta. Onde há grande concentração de oxigênio será a região catódica. A parte submersa tem menor concentração de oxigênio, sendo essa área a região anódica.
Verificação das áreas anódicas e catódicas
Após colocar-se uma gota de solução de NaCl contendo K3[Fe(CN)6] (indicador ferroxílico) e fenolftaleína. Foi observado que no centro da gota a coloração era azul e nas bordas era rosa. O que acontece é que no centro vai haver Fe2+, o qual o indicador ferroxílico vai evidenciar. Os elétrons doados pelo ferro deslocar-se-ão para as bordas da gota, tornando aquela região um meio básico com formação de íons OH-, uma região básica, que será evidenciada pela coloração rósea devido à presença de fenolftaleína.
Corrosão sob tensão
No caso da corrosão sob tensão, a corrosão ocorreu nas áreas tensionadas (cabeça e ponta do prego, esmagadas na sua fabricação). Isso ocorre pois essa área fica mais exposta ao ataque de íons que possam vir a ser liberados. Na solução de NaCl, nota-se uma coloração de ferrugem, devida à formação do composto Fe2O3(s). No caso do Ferro em presença de HCl as extremidades tornam-se escurecidas graças à formação de Fe2O3(s).
			 
Condições para corrosão sob tensão 
FONTE: PUC – Rio 
Corrosão galvânica
No caso de corrosão galvânica, ocorre sacrifício do metal menos nobre em relação ao metal mais nobre.
No sistema Fe:Cu, na região que continha ferro, observou-se coloração azulada, indicando presença de Fe2+, evidenciando a perda de elétrons do ferro para o cobre, que tornou-se a região catódica, com íons OH-, de coloração rósea devido à presença de fenolftaleína, indicando que aquela região era básica.
No sistema Fe:Zn o zinco tornou-se Zn2+ e o Fe passou a se comportar como cátodo, e a região na qual o ferro estava apoiado apresentou coloração rósea, ou seja, um meio básico.
Observe as equações das reações:
Fe2+ + 2e- Fe(s) Ɛ0 = - 0,44 V
Zn2++ 2e- Zn(s) Ɛ0 = - 0,76 V
Cu2++ 2e- Cu(s) Ɛ0 = 0,34 V
Zn(s) + ½ O2(g)+ H2O(l) Zn2++ 2OH- ∆ Ɛ0 = 1,16 V
O2(g)+ H2O(l) + 4e- 4OH- Ɛ0 = 0,401 V
Fe(s) Fe2+ + 2e- Ɛ0 = 0,44 V
Fe(s) + ½ O2(g) + H2O(l) 2OH-(aq) + Fe2+ Ɛ0 = 0,841 V
Cu(s) + ½ O2(g)+ H2O(l) Cu2++2OH-(aq) ∆ Ɛ0 = 0,06 V
Conclusão
Os conhecimentos a respeito da corrosão do ferro em diferentes situações e os métodos para prevenir que aconteça a corrosão em metais traz certa economia, além de ajudar na prevenção de acidentes que possam a vir ocorrer, por exemplo, na deterioração de uma estrutura metálica.
Referencias
GENTIL, Vicente; 1996. Corrosão. Ed LTC – Universidade Federal do Rio de Janeiro, RJ; 3ª Edição.
 Práticas de Química Geral. Departamento de Química – ICEx; Universidade Federal de Minas Gerais, MG(2015); pag 50 a 54. 
CORROSÃO galvânica. Disponível em: <http://www.pmt.usp.br/lpe/Corrosao/9_Galvanica.pdf>. Acesso em: 16 nov 2015.
CORROSÃO sob tensão. Disponível em <http://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/0511137_09_cap_03.pdf>. Acesso em: 16 nov 2015.

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