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LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA Corrosão 1 – Tipo de Corrosão D. D. A. RIBEIRO 1 , E. S. SOARES 1 , T. D. B. ALVES 1 , V. P. MEDEIROS 1 , V. B. da SILVA e W. R. CARDOSO 1 1 Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Bacharelado em Ciência e Tecnologia, Departamento de Agrotecnologia e Ciências Sociais. RESUMO – Este artigo tem como objetivo observar as principais diferenças entre corrosão galvânica e corrosão eletrolítica. A corrosão pode ser conceituada como a deterioração de um material, geralmente metálico, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente aliada ou não a esforços mecânicos. A corrosão galvânica ocorre quando dois metais diferentes são postos em contato um com o outro e expostos a um eletrólito já a corrosão eletrolítica ocorre quando há o fornecimento de uma corrente elétrica externa. Formação de um precipitado avermelhado, diminuição da massa do sólido, liberação de gás, entre outras, são evidências da ocorrência de corrosão, na qual observamos nos experimentos os reagentes participantes da reação e os meios considerados corrosivos, além das circunstâncias em que estão esses meios quando em contato com os reagentes. Palavras chaves: corrosão galvânica, corrosão eletrolítica, meios corrosivos. 1. INTRODUÇÃO A corrosão é um processo natural resultante, geralmente, de reações de oxirredução indesejáveis presente no dia-a- dia de todos na qual representa o desgaste de materiais/metais. Esse processo causa grandes prejuízos econômicos e sociais, pois traz danos às estruturas de edifícios, carros, pontes, navios, etc. Além de as pessoas perderem alguns de seus bens materiais, torna-se necessário que a indústria produza mais desses metais apenas para substituir os que foram danificados. Por ser um processo de oxirredução um material sofre oxidação (perde elétrons), e o outro, redução (ganha elétrons). Para sofrer oxidação, o metal deve apresentar um potencial de redução (Ered) menor que o material que entrou em contato com ele. As diversas variáveis usualmente presentes no fenômeno da corrosão modificam o curso e a extensão das reações eletroquímicas, resultando os diferentes tipos de ataque, que dão origem a diferentes tipos de corrosão: a corrosão química, eletrolítica e eletroquímica. LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA A corrosão eletroquímica é o tipo de corrosão mais comum, pois é a que ocorre com os metais, geralmente na presença de água. Ela pode se dar de duas formas principais: Quando o metal está em contato com um eletrólito (solução condutora ou condutor iônico que envolve áreas anódicas e catódicas ao mesmo tempo), formando uma pilha de corrosão. Como por exemplo, a formação de ferrugem, onde o ferro se oxida facilmente quando exposto ao ar úmido (oxigênio (O2) e água (H2O)); Quando dois metais são ligados por um eletrólito, formando uma pilha galvânica. Por exemplo, se colocarmos uma placa de cobre e uma de ferro, ambas mergulhadas num eletrólito neutro aerado e postas em contato, formando um circuito elétrico, cada placa se tornará um eletrodo. O ferro será o ânodo, oxidando-se e perdendo elétrons que migram para o cátodo (placa de cobre), que por sua vez, é reduzido. O ânodo sofrerá o desgaste, formando a ferrugem no fundo do recipiente. A corrosão química é onde o ataque de algum agente químico é diretamente sobre determinado material, que pode ou não ser um metal. Ela não precisa da presença de água e não há transferência de elétrons como na corrosão eletroquímica. Como por exemplo, concreto armado, solventes e ácido sulfúrico. A corrosão eletrolítica é um processo eletroquímico que ocorre com a aplicação externa de uma corrente elétrica, esse processo não é espontâneo, ao contrário dos outros tipos de corrosão. Quando não há isolamento ou aterramento, ou estes estão com alguma deficiência, formam- se correntes de fuga, e quando elas escapam para o solo formam-se pequenos furos nas instalações. Por exemplo, tubulação de água e de petróleo. Basicamente todos os metais sofrem corrosão, com exceção do ouro e da platina. De maneira geral, a corrosão é provocada pelo oxigênio. Pois os metais tem maior capacidade de oxidar do que o oxigênio, dessa forma os metais perdem seus elétrons para o oxigênio presente no ar atmosférico. Visto que a corrosão esta presente no cotidiano da sociedade, acarretando enormes perdas econômicas, pois ela é responsável pela diminuição da vida útil de um material, algumas medidas foram desenvolvidas para prevenir a corrosão. Tais como a galvanoplastia, a utilização de pinturas protetoras, o uso de metais de sacrifício e a produção de aço inoxidável. Uma forma muito comum de proteger um metal da corrosão é revesti-lo com metais que tenham maior potencial de oxidação, ou seja, maior tendência a perder elétrons. Assim, o metal do revestimento se oxida primeiro e retarda a oxidação do outro, sendo, por isso, chamado de metal de sacrifício. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1. MATERIAIS Os materiais utilizados para os experimentos foram: fonte de corrente contínua utilizada para induzir a corrosão eletrolítica; béquer de 50 e 100 mL utilizados para o preparo das soluções; bastão de vidro para agitar as soluções; fio condutor para ligar diferentes metais em alguns tipos de corrosão; uma pipeta graduada de 5 mL pra medir o volume de reagentes; lâmina de zinco, placa de LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA cobre, ferro (tampa de garrafa e pregos) utilizados para verificação da corrosão. Os reagentes usados no experimento foram: ácido sulfúrico (H2SO4 1 mol/L) para corrosão galvânica provocada por impurezas metálicas; solução de ferricianeto de potássio K3Fe(CN)6 indicador de área anódica; solução de cloreto de sódio (NaCl) a 10% m/v para a corrosão galvânica por aeração diferencial, corrosão galvânica provocada por materiais diferentes e corrosão eletrolítica por corrente contínua; fenolftaleína indicador de área catódica. 2.2. MÉTODOS A primeira etapa do experimento foi realizada a corrosão por aeração diferencial, em que há variação na concentração de oxigênio, o experimento se deu utilizando uma tampa metálica de garrafa, com a tampa metálica devidamente lixada na parte superior, foram colocadas duas gotas de cloreto de sódio (NaCl), uma gota da solução indicadora de ph fenolftaleína, e duas gotas da solução de ferricianeto de potássio, após serem adicionados os reagentes foram aguardados dez minutos, em seguida os resultados foram anotados e as devidas observações feitas. A segunda etapa do experimento foi feita a corrosão provocada por impurezas metálicas, onde no becker de 50 ml foram adicionadas 25 ml de ácido sulfúrico (H2SO4 1M), após foi mergulhada uma lâmina de zinco na solução, em seguida mergulhado na solução, sem toca no zinco, uma placa de cobre e feita as devidas observações anotando os resultados, posteriormente foi tocado a lâmina de zinco com o cobre, depois os resultados finais anotados. A terceira parte do experimento foi executada a corrosão provocada por materiais diferentes, em que primeiramente no becker de 100 ml foi adicionado 50 ml da solução de cloreto de sódio (NaCl 10%), logo depois foi adicionado quinze gotas da solução indicadora de ph fenolftaleína, e mais vinte gotas de ferricianeto de potássio, com o bastão devidro a homogeneizou-se a solução, após foi inserido o prego ligado por um foi condutor a uma placa de cobre, depois de alguns minutos os resultados foram anotados. Na quarta parte do experimento verificou-se a corrosão provocada por materiais diferentes, em que primeiramente no becker de 100 ml foi adicionado 50 ml da solução de cloreto de sódio (NaCl 10%), logo depois foi adicionado quinze gotas da solução indicadora de ph fenolftaleína, e mais vinte gotas de ferricianeto de potássio, com o bastão de vidro a homogeneizou-se a solução, após foi inserido o prego ligado por um foi condutor a uma placa de zinco, depois de alguns minutos os resultados foram anotados. Na quinta fase do experimento foi executada a corrosão eletrolítica provocada por corrente elétrica, na qual em um becker de 100 ml foram adicionados 50 ml de cloreto de sódio (NaCl 10%), após foi mergulhado na solução dois pregos que seriam os eletrodos, polos do sistema, depois conectou-se a cada eletrodo as ponteiras da fonte, negativo e positivo, em seguida a fonte foi ligada e aguardou-se alguns minutos, posteriormente desligou-a e utilizando o bastão de vidro para agitou-se a solução, as observações foram feitas e os resultados anotados. LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES Inicialmente realizou-se a corrosão galvânica provocada por aeração diferencial, onde colocou-se sobre a superfície limpa da chapa de ferro duas gotas de solução de cloreto de sódio, uma gota de fenolftaleína e duas gotas de solução de ferricianeto de potássio (Figura 01). Figura 01. Solução de cloreto de sódio, fenolftaleína e de solução de ferricianeto de potássio sobre chapa de ferro. Após alguns minutos viu-se que na região central da película líquida, surgiu coloração esverdeada e na região periférica apareceu coloração rosada (Figura 02), a pigmentação esverdeada, indicada pelo ferricianeto, mostra que no centro da placa esta a parte anódica onde há menor concentração de oxigênio e a parte rosada, indicada pela fenolftaleína, mostra a região catódica com maior concentração de oxigênio. Figura 02. Corrosão do ferro. Em seguida efetuou-se a corrosão galvânica provocada por impurezas metálicas situadas num material metálico, onde adicionou-se em um béquer de 50 mL, cerca de 25 mL de solução de H2SO4, uma lâmina de zinco e uma lâmina de cobre previamente limpas (Figura 03). Figura 03. Lâminas de zinco e cobre parcialmente em solução de H2SO4. Com as lâminas dispostas sem contato viu-se que no zinco houve um pequeno ataque (Figura 04) enquanto no cobre não ocorreu nada, isso ocorre devido o cobre ser um metal mais nobre que o zinco e agir como ânodo da reação. Quando as lâminas entram em contato o cobre funciona como impureza necessária para formação de uma pilha de ação local onde o zinco sofre corrosão (Figura 05). Figura 04. Lâminas de zinco sofrendo ataque. LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA Figura 05. Corrosão do zinco. Em continuação fez-se a corrosão galvânica provocada por materiais diferentes, na qual adicionou-se 50 mL da solução de NaCl, 15 gotas de fenolftaleína e 1 mL de solução de ferricianeto de potássio em um béquer de 100 mL, onde mergulhou-se o ferro e uma placa de cobre, previamente limpos, ligados através de um fio condutor (Figura 06). Figura 06. Ferro e cobre ligados por fio condutor imersos em solução de NaCl, fenolftaleína e solução de ferricianeto de potássio. A placa de cobre e o ferro ligados formam um circuito elétrico, em que cada placa se tornar um eletrodo. O ferro é o ânodo, oxidando e perdendo elétrons, e o cobre o cátodo que reduz ganhando os elétrons liberados pelo ferro. Por ser o cátodo, em torno do bastão de cobre surge uma coloração rosada indicada pela fenolftaleína; por ser o ânodo, em torno do bastão de ferro ocorre o aparecimento de resíduo azul indicado pelo ferricianeto de potássio (Figura 07). Figura 07. Ânodo de ferro sofrendo corrosão. Seguidamente continuou-se a corrosão galvânica provocada por materiais diferentes, na qual adicionou-se 50 mL da solução de NaCl, 15 gotas de fenolftaleína e 1 mL de solução de ferricianeto de potássio em um béquer de 100 mL, onde mergulhou-se o ferro e uma placa de zinco, previamente limpos, ligados através de um fio condutor (Figura 08). Figura 08. Ferro e zinco ligados por fio condutor imersos em solução de NaCl, fenolftaleína e solução de ferricianeto de potássio. Neste circuito, o zinco é o ânodo, oxidando e perdendo elétrons, e o ferro o cátodo que reduz ganhando os elétrons liberados pelo ferro. LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA Posteriormente iniciou-se a corrosão eletrolítica provocada por corrente elétrica, em que colocou-se 50 mL da solução de NaCl em um béquer de 100 mL, mergulhou- se na solução obtida dois eletrodos de ferro, respectivamente ao polo positivo e ao polo negativo de uma fonte de corrente contínua (Figura 09). Figura 09. Dois eletrodos de ferro conectados a uma fonte de corrente contínua parcialmente imersos em solução de NaCl. O circuito montado forma uma pilha eletrolítica, onde houve corrosão do ferro formando ferrugem (Figura 10). Figura 07. Solução de NaCl após corrosão do ferro. 4. CONCLUSÃO Em suma, através do experimento foi possível observar os principais tipos de corrosões, além de explicar e provar seus efeitos. Devemos destacar a grande importância de se preocupar com efeitos corrosivos, já que todo tipo de corrosão esta relacionado à diminuição do tempo de vida útil dos materiais. 5. REFERÊNCIAS ATKINS, P.W. e BERAN, J. A., General Chemistry; Scientific American Books, New York, 1992. MAHAN, B. M. e MYERS, R. J.; Química Um Curso Universitário, Ed. Edgard Blucha, São Paulo, 4ª Edição, 1993. POSTMA, J. M.; ROBERTS, J. L. J.; HOLLENBERG, J. L. Química no Laboratório, 5a Edição, Editora Manole, p. 451-454, 2009 VALDEREZ, MARIA. Apostila de Química Aplicada a Engenharia. Versão 2012. ESTRELA, C. Hipoclorito de sódio. In: Ciência Endodôntica. São Paulo: Artes Médicas, p.415-455 2004. LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA ANEXO PÓS-LABORATÓRIO 1. A corrosão do ferro é provocada pela presença da solução de cloreto de sódio (NaCl). No começo as regiões anódica e catódica são estáveis já que a concentração de oxigênio é igual em ambas, com o passar do tempo o oxigênio da reação é consumido pelo cátodo alterando as duas regiões e provocando corrosão no centro da partícula de NaCl onde há menor concentração de oxigênio. 2. Ânodo: Fe(s) -> Fe 2+ (aq) + 2é Cátodo: 2H2O(l) + O2(g) + 4é -> 4OH - (aq) 3. No metal ferro ocorre o processo de corrosão. 4. Ânodo: Fe(s) -> Fe 2+ (aq) + 2é Cátodo: 2H2O(l) + O2(g) + 4é -> 4OH - (aq) 5. No cátodo, em torno do bastão de cobre surge uma coloração rosada indicada pela fenolftaleína, confirmando a área protegida; no ânodo, em torno do bastão de ferro ocorre o aparecimento de resíduo azul indicado pelo ferricianeto de potássio, confirmando a corrosão da área. 6. No metal zinco ocorre o processo de corrosão. 7. Ânodo: Zn(s) -> Zn 2+ (aq) + 2é Cátodo: 2H2O(l) + O2(g) + 4é -> 4OH - (aq) 8. O resíduo esbranquiçado na lâmina de zinco aparece devidoa formação do hidróxido de zinco.
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