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Relatório Corrosão do Zinco

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO SERTÃO 
PERNAMBUCANO - CAMPUS OURICURI 
 
 
GLAUCIANE BARROS NASCIMENTO 
JOSÉ WILLIAM FERREIRA DA SILVA 
THAMIRYS ALVES PEREIRA 
 
 
 
 
 
 
CORROSÃO DO ZINCO EM SOLUÇÕES AQUOSAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OURICURI - PE 
2019 
 
 
 
Sumário 
 
1 INTRODUÇÃO 3 
2 OBJETIVO 4 
3 METODOLOGIA EXPERIMENTAL 4 
3.1 Materiais e Reagentes 4 
3.2 Procedimento 4 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 5 
5 CONCLUSÕES 11 
7 REFERÊNCIAS 12 
ANEXOS 13 
 
 
 
2 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
A corrosão é um processo natural resultante da ação química ou 
eletroquímica de um meio sobre um determinado material, podendo ocorrer em 
metais e outros materiais não metálicos, tais como no concreto, na borracha, nos 
polímeros e na madeira (GENTIL, 1996). É possível perceber o fenômeno da 
corrosão pela deterioração de objetos (a) presentes em nossos lares, como os 
utensílios e eletrodomésticos; (b) na indústria, acarretando problemas ligados à 
manutenção e substituição de equipamentos; e (c) na deterioração do mobiliário 
urbano e de monumentos históricos, que apresentam valor incalculável e são 
lentamente degradados pela ação de poluentes presentes na atmosfera (MERÇON; 
GUIMARÃES; MAINIER, 2011, p. 57). Entretanto, apesar da corrosão estar 
intimamente relacionada com processos que causam perda de materiais 
importantes, casos benéficos desse fenômeno podem ser citados: 
 
● anodização do alumínio, ou suas ligas, que consiste na oxidação de peças de 
alumínio, colocadas no ânodo da cuba eletrolítica: ocorre a formação de óxido 
de alumínio, Al​2​O​3​, protetor, e confere bom aspecto decorativo à peça; 
● oxidação de aços inoxidáveis, com formação da película protetora de óxido de 
cromo, Cr​2​O​3​; 
● proteção catódica com anodos de sacrifício ou galvânicos para proteção de 
aço carbono usado em instalações submersas ou enterradas: formação de 
pilha galvânica na qual o cátodo é o material a ser protegido, e o anodo é o 
material a ser corroído, podendo ser zinco (Zn), alumínio (Al) ou magnésio 
(Mg). Com isso, torna-se possível proteger, por exemplo, tubulações, tanques 
de armazenamento e trocadores de calor (GENTIL, 1996). 
 
O zinco (Zn) é um elemento químico que pode ser encontrado na natureza, à 
temperatura ambiente, no estado sólido. As ligas de Zn são utilizadas, 
principalmente, na ​galvanização do aço ou ferro com o intuito de evitar a corrosão 
destes. O zinco é adequado para o revestimento protetor do aço pois, apesar de 
3 
 
apresentar um valor de potencial padrão de redução mais eletronegativo que o aço 
(-0,76 eV), o zinco apresenta taxas de corrosão inferiores ao aço em atmosferas 
naturais. 
2 OBJETIVO 
 
Medir a taxa de corrosão do zinco a partir de diferentes soluções. 
3 METODOLOGIA EXPERIMENTAL 
3.1 Materiais e Reagentes 
Os materiais e reagentes integrantes para a realização desse experimento 
são: 
- Balança analítica; 
- 1 caixa de madeira; 
- 1 pinça metálica; 
- 1 placa de petri; 
- 10 pipetas de pasteur; 
- 10 béqueres; 
- 1 esponja de aço; 
- 10 partes em tamanhos semelhantes de Zn (zinco); 
- 10 soluções aquosas: HCl 1 mol/L; HCl 0,1/L; HCl 0,01 mol/L; NaOH 1 mol/L; 
NaOH 0,1 mol/L; NaOH 0,01 mol/L; NaCl 1 mol/L; NaCl 0,1 mol/L; NaCl 0,01 
mol/L e H​2​0 ​(l)​. 
3.2 Procedimento 
Antes e após cada experimento, cada placa de zinco foi limpa com palha de 
aço para a remoção da camada de óxido formada ou outros materiais presentes em 
sua superfície. As placas foram posteriormente lavadas com água destilada e secas 
com papel-toalha. Nos béqueres foram adicionadas as soluções de HCl 1mol/L; HCl 
0,1/L; HCl 0,01 mol/L; NaOH 1 mol/L; NaOH 0,1 mol/L; NaOH 0,01 mol/L; NaCl 1 
4 
 
mol/L; NaCl 0,1 mol/L; NaCl 0,01 mol/L e H​2​0​(l)​, aos quais foram devidamente 
rotulados. Em uma balança analítica, a massas das placas de Zn foram 
determinadas após as trocas das soluções em cada experimento. O ensaio foi 
idealizado para uma duração de 75 dias, sendo que a cada 15 dias as placas de 
zinco eram limpas, lavadas, pesadas e novamente adicionadas às soluções. 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
A corrosão do zinco pode ser representada por um mecanismo cujas reações 
dependem das características do meio. Escrever as equações das reações de 
oxi-redução dos metais é bastante útil para se compreender como esse processo 
ocorre. Para se obter a reação redox final dos processos químicos associados à 
transferência de elétrons é necessário combinar as duas equações (oxidação e 
redução) de tal maneira que, na soma soma das duas, não apareçam elétrons livres. 
Se o metal (M) for o zinco (Zn), tem-se a equação de oxidação 
 
Zn → Zn​2+​ + 2e​- (1) 
 
e a equação de oxirredução que representa a corrosão deste metal, por exemplo 
pelo ácido sulfúrico, é: 
 
Zn + 2H​+​→ Zn ​2+​ + H​2 (2) 
 
Com isso, é possível obter as equações globais de oxirredução do Zn para as 
diferentes soluções utilizadas no processo experimental deste trabalho: 
 
Zn ​(s)​ + 2HCl​(aq)​ → ZnCl​2(aq)​ + H​2(g) (3) 
Zn ​(s)​ + NaOH​(aq)​ → Na​2​ZnO​2(aq)​ + H​2(g) (4) 
Zn ​(s)​ + 2NaCl​(aq) ​→ ZnCl​2(aq)​ + 2Na​(s) (5) 
Zn ​(s)​ + H​2​O​(l)​ → ZnO​(aq)​ + H​2(g) (6) 
5 
 
 
A taxa de corrosão é o desgaste verificado na superfície metálica e pode ser 
expressa pela perda de massa por unidade de tempo. Matematicamente, temos: 
 
axa de corrosão (Δm)/(A T )T = 0 × Δ (7) 
 
onde é a diferença da massa final e inicial do metal, é a área total exposta à mΔ A0 
corrosão e é a diferença de tempo inicial e final. A área calculada de cada placa TΔ 
está representada na tabela 1. Como as placas de Zn possuíam uma espessura 
muito fina (Fig. 1), considerou-se a área do retângulo como sua correspondente, 
sendo expressa pela fórmula: 
 
A = b × h (8) 
 
onde ​A ​é a área em cm​2​, ​b ​e ​h ​são o comprimento de base e da altura do retângulo 
em cm, respectivamente. 
 
Figura 1 - ​Placas de Zn recortadas no formato de um retângulo 
 
(Fonte: Dos autores) 
6 
 
Figura 2 ​- Placas de Zn submersas em diferentes soluções 
 
(Fonte: Dos autores) 
 
Tabela 1 ​- Valores de área (a), comprimento da base (b), e altura (h) das placas de Zn 
Placa a 
(cm​2​) 
b 
(cm) 
h 
(cm) 
1 7,20 3,60 2,00 
2 6,65 3,50 1,90 
3 6,32 3,40 1,86 
4 5,61 3,30 1,70 
5 6,65 3,50 1,90 
6 6,12 3,40 1,80 
7 8,58 3,90 2,2 
8 6,30 3,50 1,80 
9 5,12 3,20 1,60 
10 3,64 2,80 1,3 
 
A taxa de corrosão também pode ser expressa pela perda de espessura, em 
mm por ano, de acordo com a equação: 
 
 
(9) 
 
onde, Δ ​m ​é a perda de massa, em mg; ​S ​é a área exposta, em cm​2​; ​t ​é o tempo de 
exposição, em dias; e ​ⲣ é a densidade do metal em g.cm​3​. Com isso, esse parâmetro 
pode ser melhor avaliado pela classificação da corrosividade. Considerando a 
7 
 
corrosão uniforme é possível classificar a corrosividade de acordo com os valores 
estabelecidos na tabela 2. 
 
Quadro 1 -​Dados experimentais obtidos durante cada pesagem 
c S m​1 m​2 tc​1 m​3 tc​2 m​4 tc​3 m​5 tc​4 tc​médio 
1 HCl 1,601 1,4638 1,27x10​-3 1,453 1,00x10​-4 0,905 5,07x10​-4 0,899 5,55x10​-5 4,83x10​-4 
0,1 HCl 1,425 1,4281 -3,10x10​-5 1,366 6,22x10​-4 1,316 5,01x10​-4 1,307 9,02x10​-5 2,95x10​-4 
0,01 HCl 1,388 1,0863 3,18x10​-3 1,052 3,62x10​-4 1,034 1,89x10​-4 1,019 1,58x10​-4 9,72x10​-4 
1 NaOH 1,069 1,0690 0 1,039 3,56x10​-4 1,033 7,13x10​-5 1,028 3,59x10​-3 1,00x10​-3 
0,1 NaOH 1,415 1,4192 -4,21x10​-5 1,553 -1,67x10​-3 1,549 4,01x10​-5 1,574 -2,50x10​-4 -4,80x10​-4 
0,01 NaOH 1,550 1,5729 -2,49x10​-4 1,409 1,78X10​-3 1,410 -1,09x10​-5 1,418 -8,71x10​-5 3,58x10​-4 
1 NaCl 1,639 1,6138 1,96x10​-4 1,592 1,69X10​-4 1,584 6,21x10​-5 1,561 1,79x10​-4 1,51x10​-4 
0,1 NaCl 1,348 1,3354 1,33x10​-4 1,307 3,00X10​-4 1,019 3,04x10​-3 1,008 1,16x10​-4 8,97x10​-4 
0,01 NaCl 1,040 1,0484 -1,09x10​-4 1,029 2,52X10​-4 1,289 -3,38x10​-3 1,315 -3,38x10​-4 -8,93x10​-4 
* H​2 ​O 0,906 0,9110 -9,15x10​-5 0,892 3,48X10​-4 0,881 2,01x10​-4 0,867 2,56x10​-4 1,78x10​-4 
Legenda: ​c = concentração em mol por litro (mol.L​-1​); S = solução aquosa; m = massa do Zn em gramas (g); 
tc = taxa de corrosão em gramas por centímetro quadrado por dia​ ​(g.cm​-2​.dia​-1​) 
 
 
Tabela 2 ​- Classificação da corrosividade, considerando a corrosão uniforme 
Corrosão uniforme 
(mm/ano) 
Corrosividade 
<0,025 Baixa 
0,025 a 0,12 Moderada 
0,13 a 0,25 Alta 
>0,25 Severa 
 
 
O quadro 2 mostra que ocorreu uma taxa de corrosão severa (>0,25 mm/ano) 
do Zn na presença das soluções de HCl (1 e 0,01 mol.L​-1​) e NaCl (1 e 0,1 mol.L​-1​). 
Corrosividade alta foi evidenciada pelas soluções de HCl (0,1 mol.L​-1​) e NaOH (0,01 
mol.L​-1​). Corrosividade moderada foi evidenciada pelas soluções de NaOH (1 
8 
 
mol.L​-1​), NaCl (1 mol.L​-1​) e H​2​O. Por fim, corrosividade baixa foi evidenciada pela 
solução de NaOH (0,1 mol.L​-1​). 
É importante notar que a relação das taxas de corrosão com a concentração 
das soluções não seguiu uma linearidade. Isso ocorreu porque existem várias 
formas as quais a corrosão pode se manifestar, principalmente no que diz respeito 
ao meio corrosivo. Todas os experimentos foram realizados em um laboratório de 
análise qualitativa, em que as soluções já estavam preparadas e, por consequência, 
pode havido contaminação da amostra. Ainda, os béqueres foram armazenados em 
uma caixa de madeira, onde havia amostras de ferro, alumínio e cobre também 
imersos em soluções. A liberação de gás no meio pode ter afetado as taxas de 
corrosão de todas as amostras. Isso é confirmado por Gentil (1996), que destaca as 
heterogeneidades dos fatores que afetam a corrosão de um material. Dentre eles, 
podemos citar: 
 
● material metálico - composição, presença de impurezas, tratamentos térmicos 
ou mecânicos, condições da superfície (presença de películas protetoras e 
descontinuidades), depósitos, frestas e diferentes metais de contato; 
● meio corrosivo - composição química, diferenças em concentração, aeração, 
temperatura, velocidade e pH, teor de oxigênio, sólidos suspensos, condições 
de imersão (total ou parcial) e movimento relativo entre o material metálico e o 
meio. 
 
Quadro 2 ​- Taxa de corrosão calculada em mm/ano. Os destaques em negrito correspondem a uma 
corrosividade severa. Para o cálculo, foi considerada a densidade do Zn como sendo 7,14 g.cm​-3​ e as 
massas foram convertidas em mg 
c S m​1 m​2 tc​1 m​3 tc​2 m​4 tc​3 m​5 tc​4 tc​médio 
1 HCl 1,601 1,4638 0,65 1,453 0,05 0,905 2,59 0,899 0,03 0,83 
0,1 HCl 1,425 1,4281 -0,01 1,366 0,32 1,316 0,25 1,307 0,04 0,15 
0,01 HCl 1,388 1,0863 1,67 1,052 0,18 1,034 0,09 1,019 0,08 0,50 
1 NaOH 1,069 1,0690 0 1,039 0,18 1,033 0,03 1,028 0,03 0,06 
0,1 NaOH 1,415 1,4192 -0,02 1,553 -0,68 1,549 0,02 1,574 -0,13 -0,20 
0,01 NaOH 1,550 1,5729 -0,13 1,409 0,91 1,410 -0,006 1,418 -0,04 0,18 
9 
 
1 NaCl 1,639 1,6138 0,10 1,592 0,09 1,584 0,03 1,561 0,09 0,08 
0,1 NaCl 1,348 1,3354 0,068 1,307 0,15 1,019 1,56 1,008 0,06 0,71 
0,01 NaCl 1,040 1,0484 -0,05 1,029 0,13 1,289 -1,73 1,315 -0,17 0,43 
* H​2 ​O 0,906 0,9110 -0,04 0,892 0,18 0,881 0,10 0,867 0,13 0,09 
Legenda: ​c = concentração em mol por litro (mol.L​-1​); S = solução aquosa; m = massa do Zn em gramas (g); 
tc = taxa de corrosão pela perda de espessura em mm/ano 
 
Entretanto, muitos dos resultados estão de acordo com a literatura. Por 
exemplo, constatou-se que nos sistemas constituídos de soluções salinas a 
diferentes concentrações, a corrosão do Zn é mais intensa do que em água 
(GENTIL, 1996). Isso ocorre porque a presença de íons no meio corrosivo, como o 
cloreto (Cl​-​), prejudica a eficiência da camada de passivação, favorecendo o 
processo de corrosão. A camada de passivação é uma película de óxido, hidróxido, 
hidreto ou sal do próprio metal que se forma sobre a superfície metálica, impedindo 
o contato direto do metal com o meio corrosivo (PORUBAIX, 1987; MERÇON; 
GUIMARÃES; MAINIER, 2011). Esse efeito pode ser observado claramente na Fig. 
3. É importante lembrar que apesar da salinidade favorecer o aumento da corrosão, 
um aumento na concentração da solução reduz a solubilidade do oxigênio, 
reduzindo bastante a taxa de corrosão, como observado na solução de NaCl 1 
mol.L​-1​, que apresentou uma tc média de 0,08, isto é, uma taxa de corrosão 
moderada. 
 
Figura 3 ​- Formação da camada de passivação sob a superfície da placa de Zn que estava 
submersa na solução de NaCl 
 
(Fonte: Dos autores) 
10 
 
 
A taxa de corrosão mais elevada do Zn na solução de HCl 1 mol.L​-1 pode ser 
explicada considerando o equilíbrio químico do sistema. A adição de HCl aumenta a 
velocidade de corrosão do zinco metálico que, por sua vez, é proporcional à 
quantidade de reagente adicionado. 
5 CONCLUSÕES 
 
É bem reconhecido que o zinco é amplamente utilizado no revestimento de 
chapas ou estruturas de ferro expostas a diferentes ambientes. Isso se deve ao fato 
desse metal apresentar uma boa resistência a corrosão, o que foi evidenciado em 
nossos experimentos, tendo em vista a medida da taxa de corrosão. Quando o zinco 
é exposto a condições atmosféricas, há a formação de uma película fina com cerca 
de 7,6x10 ​-4 cm, de cor branca acinzentada, proveniente dos produtos da corrosão. 
Essa película é comumente conhecida como camada de passivação e foi 
evidenciada em todas as placas que estavam submersas nas soluções. As taxas de 
corrosão mais severas para o Zn estão de acordo com a literatura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
7 REFERÊNCIAS 
 
GENTIL, V. ​Corrosão​. 3. ed., Rio de Janeiro: LTC, 1996. 
 
MERÇON, F.; GUIMARÃES, P. I. C.; MAINIER, F. B. Sistemas experimentais para o 
estudo da corrosão em metais. ​Química Nova na Escola​, v. 33, n. 1, 2011. 
 
POURBAIX, M. ​Lições de corrosão electroquímica​. 3. ed. Trad. M. E. M. Almeida e C. 
M. Oliveira. Bruxelas: CEBELCOR, 1987. 
 
 
12 
 
ANEXOS 
 
 
 
Figura 4 - ​Variação da massa de zinco em função do tempo em soluções de HCl 
 
Figura 5 - ​Variação da massa de zinco em função do tempo em soluções de NaOH 
 
13 
 
 
Figura6 - ​Variação da massa de zinco em função do tempo em soluções de NaOH 
 
Figura 7 - ​Variação da massa de zinco em função do tempo em H​2​O 
 
 
14

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