EXP 9 Corrosao do ferro

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Experimento no 9 
Investigação sobre a corrosão do ferro 
1. Introdução 
Anualmente perdem-se alguns bilhões de dólares, em todo o mundo, em consequência da 
corrosão. Que fatores são responsáveis por esta perda? Como podemos reduzi-la? 
A corrosão é um termo genérico aplicado a todos os processos em que um metal é convertido 
em óxido ou outro composto qualquer. A corrosão provoca uma inexorável destruição de alguns 
metais. Embora os detalhes químicos da corrosão não estejam completamente entendidos, já é ponto 
pacífico o fato de que toda corrosão é uma reação de oxirredução. 
Um processo de corrosão nada mais é que um processo de deterioração provocado pelo meio 
em um determinado material. Dentre os possíveis tipos de corrosão destaca-se a corrosão 
eletroquímica, que é um processo redox espontâneo que ocorre com um metal na presença de outra 
substância, formando um produto indesejado. Um exemplo clássico desse processo é a formação de 
ferrugem. 
Para que ocorra a corrosão do ferro é necessária à presença de áreas nas quais o ferro possa 
ser oxidado e os elétrons liberados, conforme a equação química abaixo: 
 
 
 
Como o ferro passa pelo processo de oxidação, um processo de redução também deve ocorrer. 
Nesse sentido, dependendo do meio, algumas são as reações de redução que podem ser observadas. 
Quando o ferro está exposto ao ar, água e oxigênio estão presentes, desta forma o processo de 
redução ocorrerá com a molécula de oxigênio, como mostrado na equação química abaixo: 
 
 
 
A figura abaixo esquematiza o processo de corrosão do ferro: 
 
 
 
Este experimento é baseado numa reação na qual existem questões ainda não esclarecidas. É 
possível que o comportamento experimental não seja igual nas diferentes análises devido a fatores 
como impurezas, gases dissolvidos em maior ou menor quantidade, temperatura, etc. Além disso, 
outras reações secundárias podem ocorrer como a oxidação do hidróxido de ferro (II) a hidróxido de 
ferro (III), a redução dos íons hidrogênio para formação de gás hidrogênio, entre outras. 
Nesta experiência estudaremos alguns fatores importantes na corrosão e tentaremos 
relacioná-los por algumas generalizações. 
 
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Uma peça de ferro, quando exposta ao ar, tende a sofrer corrosão, dando origem à ferrugem 
(Fe2O3.H2O). Descreva o processo de formação da ferrugem. 
 
1° Passo: o processo se inicial por uma reação redox, onde o ferro está oxidando: 
 
 
 
2° Passo: simultaneamente o processo de redução estará ocorrendo, como o ferro está exposto ao 
ar, há água e oxigênio disponíveis para o processo de corrosão, desta forma o oxigênio irá reduzir: 
 
 
 
3° Passo: como há formação de meio básico, a partir da redução do oxigênio, o ferro e as hidroxilas 
irão reagir formando o hidróxido de ferro(II). 
 
 
 
4° Passo: posteriormente o hidróxido de ferro(II) irá reagir com o oxigênio dando origem à 
ferrugem. 
 
 
 
O óxido de ferro(III) hidratado (Fe2O3.H2O) é o sólido castanho avermelhado observado sobre 
peças de ferro corroídas. 
 
A natureza da corrosão é quase que sempre a mesma: um fluxo de elétrons entre certas áreas 
da superfície metálica ou entre metais diferentes. Este fato resultará na produção de íons metálicos 
na região anódica. Se o metal está na água estes íons serão retirados; os íons de uma solução aquosa 
também participam da transferência de elétrons, fato que aumenta a corrosão. 
 
Materiais 
14 Tubos de ensaio Água deionizada Papel indicador de pH 
1 Suporte para tubos de 
ensaio 
 NaOH 0,1 mol L
-1
 FeSO4 0,1 mol L
-
 
14 Pregos pequenos Na2CO3 0,1 mol L
-1
 K3[Fe(CN)6] 0,1 mol L
-
1
 
1 Béquer de 50 mL NaCl 0,1 mol L
-1
 Balança semi-analítica 
1 Béquer de 250 mL KCl 0,1 mol L
-1
 Ágar ágar 
5 Pregos grande NH4Cl 0,1 mol L
-1
 Chapa de aquecimento 
3 Placa de Petry HCl 0,1 mol L
-1
 Fenolftaleína 3% 
1 Proveta de 50 mL KOH 0,1 mol L
-1
 Etanol 70% 
1 Béquer de 600 mL Na3PO4 0,1 mol L
-1
 Fio de cobre 
1 Suporte universal NaNO3 0,1 mol L
-1
 Lâmina de cobre 
1 Garra com mufa KNO3 0,1 mol L
-1
 Lâmina de zinco 
1 Bastão de vidro NH4NO3 0,1 mol L
-1
 Fita de magnésio 
 Proveta de 25 mL HNO3 0,1 mol L
-1
 Palha de aço 
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2. Pré-laboratório 
1. Escreva a equação da semirreação de oxidação do Fe metálico a Fe
2+
. 
2. Escreva a equação da semirreação de redução do O2(g) em meio aquoso. 
3. Escreva a equação da semirreação de redução do íon H
+
. 
4. Qual o nome da reação correspondente a transformação de Fe(OH)2 em Fe(OH)3? Escreva a 
equação dessa transformação considerando que a mesma ocorre em meio aquoso oxigenado. 
5. Dados os metais Fe, Mg, Cu e Zn, ordene-os em ordem crescente de facilidade de oxidação. 
6. Defina solução ácida, básica e neutra. 
 
 
3. Procedimento experimental: 
Parte A: Estudo da corrosão do ferro 
 Enumere 14 tubos de ensaio e coloque um prego limpo e brilhante em cada um dos tubos de 
ensaio; 
 
 Adicione em cada tubo de ensaio uma das soluções descritas abaixo até que o prego esteja 
imerso na solução; 
TUBO 1: água deionizada TUBO 1: água deionizada 
TUBO 2: NaOH 0,1 mol L
-1
 TUBO 2: NH4NO3 0,1 mol L
-1
 
TUBO 3: KOH 0,1 mol L
-1
 TUBO 3: NH4Cl 0,1 mol L
-1
 
TUBO 4: KCl 0,1 mol L
-1
 TUBO 4: Na2CO3 0,1 mol L
-1
 
TUBO 5: NaCl 0,1 mol L
-1
 TUBO 5: Na3PO4 0,1 mol L
-1
 
TUBO 6: NaNO3 0,1 mol L
-1
 TUBO 6: HCl 0,1 mol L
-1
 
TUBO 7: KNO3 0,1 mol L
-1
 TUBO 7: HNO3 0,1 mol L
-1
 
 
 Com auxílio de um papel indicador de pH, anote o valor aproximado da acidez ou basicidade de 
cada uma das soluções (tabela abaixo); 
 
 Guarde o material na capela e continue na próxima aula; 
 
 
Na próxima aula... 
 
Observe e anote após, pelo menos 24 horas, os indícios de qualquer reação química que tenha se 
processado em qualquer um dos seus tubos de ensaio. Compare os seus resultados com aqueles 
obtidos por seus colegas com os reagentes diferentes dos do seu grupo. Anote todos os resultados. 
 
 Padrão: adicione em um tubo de ensaio 1 a 2 mL da solução de FeSO4 0,1 mol L
-1
; 
 
 Ao tubo de ensaio contendo solução de FeSO4 adicione 2 gotas da solução de ferricianeto de 
potássio ( K3[Fe(CN)6] ) 0,1 mol L
-1
 e verifique a cor do produto formado; 
 
 Adicione 2 gotas da solução de ferricianeto de potássio em cada um dos 14 sistemas preparados 
na aula anterior; 
 
 Anote a cor do produto formado e compare com o padrão. 
 
 Descarte o conteúdo dos tubos de ensaio no frasco de resíduos e lave o frasco com bastante água. 
 
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Parte B: Estudo da proteção do ferro 
 
 Em um béquer de 50 mL pese cerca de 2,00 gramas de ágar-ágar em pó; 
 
 A um béquer de 250 mL aqueça 200 mL de água deionizada até a ebulição moderada; 
 
 Quando a água estiver em ebulição retire a mesma do aquecimento e adicione o ágar-ágar em pó; 
 
 Coloque o béquer contendo a mistura de ágar-ágar de volta no aquecimento, sob agitação, até 
que o ágar-ágar se disperse completamente; 
 
 Adicione à mistura de ágar-ágar 10 gotas da solução de ferricianeto de potássio 0,1 mol L-1, 10 
mL de etanol 70% e 5 gotas de fenolftaleína; 
 
 Agite bem a misturae deixe esfriar até aproximadamente 40 °C; 
 
 Separe 3 placas de Petry e coloque os pregos conforme o descrito abaixo: 
PLACA 1: 1 prego reto e 1 prego curvo 
PLACA 2: 1 prego encapado com cobre e 1 prego encapado com zinco 
PLACA 3: 1 prego preso por um fio de cobre encapado a uma fita de magnésio 
 
 Coloque a mistura de ágar-ágar a cada uma das placas de Petry até cobrir completamente os 
materiais; 
 Observe as placas durante o período que durar a aula e após 24 horas. 
 Guarde o material na capela e continue na próxima aula; 
 
 
Na próxima aula... 
 Verifique se houve alguma mudança em cada uma das 3 placas preparadas na aula anterior; 
 
 
Parte C: Estudo do consumo de oxigênio na corrosão do ferro 
 Pegue um pedaço de palha de aço e pese a mesma; 
 
 Umedeça a palha e aço e coloque no fundo de uma proveta de 50 mL; 
 
 A um béquer de 500 mL adicione cerca de 300 mL de água deionizada; 
 
 Inverta a proveta no béquer contendo a água; 
 
 Prenda a proveta a um suporte universal; 
 
 Anote o ponto da proveta em que a água alcançou; 
 
 Guarde o material na capela e continue na próxima aula; 
 
 
Na próxima aula... 
 Verifique se houve alguma mudança no sistema preparada na aula anterior; 
 
 Meça a variação de volume de água dentro da proveta. 
 
 Descarte o conteúdo dos tubos de ensaio no frasco de resíduos 
 
 Lave todo o material utilizado e coloque na bacia de vidrarias lavadas. 
 
 
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4. Resultados: 
Parte A: Estudo da corrosão do ferro 
Solução Acidez Ferrugem Outras alterações Teste Fe
2+
 
1.H2O 
2.NaOH 
3.KOH 
4.KCl 
5.NaCl 
6.NaNO3 
7.KNO3 
8. NH4NO3 
9. NH4Cl 
10.Na2CO3 
11.Na3PO4 
12.HCl 
13.HNO3 
 
Parte B: Estudo da proteção do ferro 
Placa Observações 
1 prego reto + 
1 prego encurvado 
 
 
 
1 prego encapado com cobre + 
1 prego encapado com zinco 
 
 
 
1 prego preso ao fio de cobre 
encapado com magnésio 
 
 
 
 
Parte C: Estudo do consumo de oxigênio na corrosão do ferro 
Massa de palha de aço ______ g 
Volume de oxigênio consumido ______ mL 
Pressão atmosférica ______ atm 
Temperatura ______ °C 
 
Referências 
SOCIEDADE BRASILEIRA DE QUÍMICA, A química perto de você: experimentos de baixo custo para a sala de aula 
do ensino fundamental e médio, São Paulo: Sociedade Brasileira de Química, 2010 
MERÇON, F.; GUIMARÃES, P. I. C.; MAINIER, F. B. Corrosão: Um exemplo usual de fenômeno químico. Química 
Nova na Escola, n. 19, p. 11-14, maio 2004. 
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5. Questionário: 
1. Quais os reagentes da Parte A para os quais houve sinal de corrosão do prego? E quais os 
reagentes da Parte A para os quais não houve sinal de corrosão do prego? Houve evidências de 
alguma regularidade? Que evidência? Explique quimicamente essa regularidade? 
 
2. O que se observou em relação às reações na cabeça, na ponta e na região encurvada, em 
comparação com o resto do prego? Explique isto em função do tratamento mecânico do prego 
durante sua manufatura. 
 
3. Que cor, na Parte B, indica a localização da reação de oxidação? Em que região da placa de 
petry se deu a redução? Explique a formação de cada uma das cores. 
 
4. O íon ferroso reage com ferricianeto de potássio formando um precipitado colorido. 
Escreva a equação desta reação. 
 
5. Escreva as equações das semirreações de oxidação e redução para cada um dos casos da 
Parte B em que se observou uma reação química. 
 
6. De que maneira uma camada de zinco sobre o ferro (ferro galvanizado) o protege da 
corrosão? Consulte a tabela de potencial padrão e sugira outro metal que possa ser utilizado para 
proteger o ferro da corrosão. 
 
7. Por que um prego pode permanecer muitos dias na prateleira de uma casa de ferragens sem 
se enferrujar, ao passo que, colocado em água se enferruja rapidamente? 
 
8. Em locais com encanamentos subterrâneos, geralmente, são enterrados pedaços de metal 
ativo, como o magnésio, ao longo do encanamento e conectados a ele por um fio. Explique por que 
este procedimento é realizado. 
 
9. Um objeto de ferro é revestido com uma camada de prata para tentar protegê-lo contra a 
corrosão. Com esse procedimento o ferro estará protegido do processo de corrosão? Explique. 
 
10. Qual conclusão pode ser tirada com relação à composição do ar atmosférico? Discuta os 
resultados obtidos da Parte C. 
 
 
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 Tabela de potenciais padrão de redução 
Valores obtidos no estado padrão (concentração 1 mol L
-1
 para as espécies em solução e 1 atm para 
as espécies gasosas) a 25 °C