Grupo 1 Galvanica

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SÉRIe GALVÂNICA
Corrosão 
É um processo natural, irreversível e espontâneo.
Na indústria, afeta os custos de manutenção e substituição de equipamentos, tubulações.
Impacta o meio ambiente ao facilitar vazamentos, colocando em risco a vida humana nas possíveis explosões e incêndios.
Cerca de 30% do aço produzido mundialmente é usado na reposição de peças corroídas.
O que é e suas consequências
Corrosão
A corrosão sempre se manifesta na região anódica, onde os cátions liberados pelo metal poderão reagir com o meio e formar produtos de corrosão solúveis e insolúveis.
A região catódica permanece intacta, ocorrendo reações de redução das espécies do meio corrosivo: geralmente água, prótons e oxigênio. 
A resistência à corrosão de um material metálico em diferentes meios ou de dois materiais metálicos num único meio é um parâmetro meramente comparativo. 
Como ocorre
TIPOS DE CORROSÃO
ELETROQUÍMICA
QUÍMICA
ELETROLÍTICA
Corrosão eletroquímica
Ocorre quando o metal está em contato com uma solução de um eletrólito, ocorrendo reações anódicas e catódicas.
Mais comum na natureza (ferrugem), onde se forma uma pilha de corrosão – presença de água e oxigênio, á temperatura ambiente:
Reação anódica (oxidação): 		Fe → Fe2+ + 2 e– 	
Reação catódica (redução):	2 H2O + 2 e– → H2 + 2 OH–
Quando se colocam dois metais diferentes ligados na presença de um eletrólito, temos uma pilha galvânica. Na figura abaixo, a área anódica (Fe), sofre desgaste. O eletrólito envolve as áreas anódica e catódica ao mesmo tempo.
Corrosão eletroquímica
Imagem 2 : Decorrente da exposição atmosférica, no gradil em monumento de ferro fundido situado na Praça Tiradentes (Centro do Rio de Janeiro): (a) vista da coluna do gradil; (b) detalhe ampliado da base da coluna.
 
Corrosão química
Ou corrosão seca, corresponde ao ataque de um agente químico isento de água diretamente sobre o material, sem transferência de elétrons de uma área para outra.
No caso de um metal, o processo consiste numa reação química entre o meio corrosivo e o material metálico, resultando na formação de um produto de corrosão sobre a sua superfície.
Um exemplo desse processo é a corrosão de zinco metálico em presença de ácido sulfúrico: Zn (s) + H2SO4 → ZnSO4 + H2͎ 	(7)
No caso dos polímeros, é possível um ataque por solventes ou por agentes oxidantes enérgicos, havendo a cisão das macromoléculas, alterando as propriedades desses materiais, como no caso do poliéster, onde há perda de rigidez e flexibilidade.
Corrosão química
A destruição do concreto, observada nas pontes e viadutos, tem como uma de causas a corrosão química, devida à ação dos agentes poluentes sobre seus constituintes (cimento, areia e agregados de diferentes tamanhos).
Fatores mecânicos (vibrações e erosão), físicos (variação de temperatura), biológicos (bactérias) ou químicos (em geral ácidos e sais dispersos na atmosfera) são os responsáveis por esse processo.
O concreto é constituído principalmente por silicatos e aluminatos de cálcio e óxido de ferro, que se decompõem ao entrar em contato com ácidos, conforme abaixo representado:
	3 CaO.2 SiO2.3 H2O + 6 HCl → 3 CaCl2 + 2 SiO2 + 6 H2O 	(9)
Corrosão química
 Uma segunda causa para a deterioração do concreto é a corrosão eletroquímica que ocorre nas armaduras de aço-carbono em seu interior. A figura ilustra dois exemplos de corrosão química em concreto armado e consequente exposição da estrutura de vergalhões de aço, a qual é passível de corrosão eletroquímica.
Imagem 3 : Corrosão química em concreto armado: (a) poste; (b) mureta. 
 
Corrosão eletrolítica
Se dá com a aplicação de energia elétrica externa, sendo caso de reação não espontânea.
Esse fenômeno é provocado por correntes de fuga, também chamadas de parasitas ou estranhas, e ocorre com freqüência em tubulações de petróleo e de água potável, em cabos telefônicos enterrados, em tanques de postos de gasolina etc.
Essas correntes são devidas a deficiências de isolamento ou de aterramento, fora de especificações técnicas.
Normalmente, acontecem furos isolados nas instalações, onde a corrente escapa para o solo.
Corrosão eletrolítica
Imagem 4 : Corrosão eletrolítica em tubos de aço-carbono provocada por corrente de fuga: (a) em parte de um equipamento; (b) em uma tubulação industrial. 
 
Como minimizar os efeitos? 
Os processos mais empregados para a prevenção da corrosão são a proteção catódica e anódica, os revestimentos e os inibidores de corrosão.
A proteção catódica é a técnica que transforma a estrutura metálica que se deseja proteger em uma pilha artificial, evitando, assim, que a estrutura se deteriore.
É empregada em tubulações enterradas para o transporte de água, petróleo e gás, e grandes estruturas portuárias e plataformas marítimas.
Consiste na injeção de corrente elétrica por meio de duas técnicas: a proteção por anodo de sacrifício (espontânea) e a proteção por corrente impressa (não espontânea).
Proteção catódica
Como minimizar os efeitos? 
Imagem 5 : Proteção catódica por anodo de zinco em casco de navio: (a) vista inferior do navio em dique seco; (b) fixação do anodo de zinco no casco do navio.
Proteção catódica
Como minimizar os efeitos? 
A proteção anódica é um método de aumento da resistência à corrosão que consiste na aplicação de uma corrente anódica na estrutura a proteger. 
A corrente anódica favorece a passivação do material dando-lhe resistência à corrosão. A proteção anódica é empregada com sucesso somente para os metais e ligas formadores de película protetoras, especialmente o titânio, o cromo, ligas de ferro-cromo, ligas de ferro-cromo-níquel. 
O seu emprego encontra maior interesse para eletrólitos de alta agressividade (eletrólitos fortes), como por exemplo um tanque metálico para armazenamento de ácidos. 
A proteção anódica não só propicia a formação da película protetora mas principalmente mantém a estabilidade desta película. O emprego de proteção anódica é ainda muito restrito no Brasil, porém tem grande aplicação em outros países na indústria química e petroquímica.
Proteção anódica
Pilha galvânica
 A pilha galvânica ou voltaica (também chamada de célula galvânica) consiste basicamente em um dispositivo que é capaz de produzir energia elétrica através de uma reação química.
 Ela recebeu esse nome em homenagem aos cientistas Luigi Aloísio Galvani e Alessandro Giuseppe Antonio Anastásio.
Imagem 6: Alessandro Giuseppe Antonio Anastásio Volta  e Luigi Aloísio Galvani
História da Pilha Galvânica
 Experimento de Galvani
Nos anos de 1780, o médico Luigi Aloisio Galvani, que era professor de anatomia na Universidade de Bolonha, na Itália, concentrou-se em um estudo referente a aplicação terapêutica da eletricidade.
Em janeiro de 1781, enquanto Galvani trabalhava com uma rã dissecada, cujos membros inferiores repousavam sobre uma mesa do seu laboratório, junto com alguns equipamentos elétricos, ele observou que, quando os nervos internos da perna do animal morto eram tocados com um bisturi, uma violenta contração dos músculos era verificada.
História da Pilha Galvânica
 Experimento de Alessandro Volta
Anos após essa grande descoberta, vários cientistas da época reproduziram os experimentos de Galvani. Um deles era o físico Alessandro Volta, que na época era professor de física na Universidade de Pavia, também na Itália.
No experimento de Volta, ele reconstruiu o modelo, atribuindo aos metais condutores e ao fluido existente no tecido animal o motivo da condução elétrica, negando assim, a existência de uma eletricidade animal, que para ele, o par de condutores metálicos quando conectado ao condutor úmido (neste caso, o líquido ácido contido nos músculos do animal), permitia o fluxo de uma corrente de eletricidade de um para o outro. 
Volta conseguiu pela primeira vez, uma fonte de corrente elétrica constante, que não necessitaria ser carregada como as Garrafas de Leyden (equipamentos capazes de acumular
uma quantidade significante de carga elétrica), onde através de um condensador construído por ele, era possível observar a presença de uma pequena tensão elétrica, quando o circuito estava aberto.
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História da Pilha Galvânica
 O equipamento construído por Volta era composto por discos de prata e zinco, os quais podiam também ser compostos por prata e chumbo, prata e estanho, ou, ainda, cobre e estanho. Os pares metálicos eram empilhados e separados do seguinte por um disco de um material poroso, que era embebido em uma solução de sal.
 Essa coluna de discos metálicos, que mais tarde recebeu o nome de Pilha Elétrica de Volta, foi construída de tal forma que o disco inferior era de prata e o superior era o zinco. As placas terminais eram ligadas em fios metálicos para conduzir a eletricidade produzida.
 Experimento de Alessandro Volta
Imagem 7 : Pilha de Alessandro Volta
História da Pilha Galvânica
 Em 1834, o físico inglês Michael Faraday apresentou evidências, onde ele constatou um equivoco no trabalho de Volta, pois, pode-se observar pelo título do trabalho de Volta, que ele acreditava equivocadamente que a eletricidade gerada pela pilha era devida ao contato de dois metais diferentes (teoria da eletricidade por contato) e, ainda, ele não percebia a importância da substância eletrolítica.
 Nessa correção, Faraday usou as leis da estequiometria, e apresentou evidências em favor dos que defendiam a tese de uma correspondência quantitativa entre a eletricidade e os eventos químicos. 
 Experimento de Michael Faraday 
Imagem 8 : Michael Faraday 
Pilha de Daniel
As soluções eletrolíticas usadas por Volta eram ácidas e geravam gases tóxicos, sendo muito perigosas.
Em 1836, o químico inglês John Frederic Daniell modificou a pilha de Volta, utilizando, ao invés de soluções ácidas, soluções de sais, tornando assim a experiência menos perigosa.
A pilha de Daniell funciona a partir de dois eletrodos interligados onde cada eletrodo é um sistema constituído por um metal imerso em uma solução aquosa de um sal formado pelos cátions desse metal.
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Pilha de Daniel
 Experimento de Daniel
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Pilha de Daniel
 Experimento de Daniel
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BIBLIOGRAFIA
Livro “Corrosão e Tratamento Superficiais dos Metais” (Prof. Clovis Bradaschia)
AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA À CORROSÃO DE AÇOS IF REVESTIDOS COM ZINCO E LIGAS DE ZINCO-FERRO DESTINADOS À INDÚSTRIA AUTOMOBILÍSTICA (Rodrigo José Alves Marques)
Reciclagem, Tratamento de Disposição Seguras das Pilhas de Zinco-Carbono e Alcalinas de Mangânes (Rodrigo José Alves Marques)
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