relatório 7 QGE - Corrosão

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Universidade Federal De Minas Gerais - UFMG
Bacharelado em Química Tecnológica
Disciplina: Laboratório De Química Geral - C
Data da Entrega: 06/05/2014
Professor (a): Camila Nunes Costa Corgozinho
Corrosão
Izabella Freitas
Mateus Fraga
Belo Horizonte – MG
Maio de 2014
1 – Introdução
Os metais, matérias muito utilizados no cotidiano, apresentam propriedades físicas e químicas que tornam o seu uso bastante viável. Porém, o meio ambiente em que eles se encontram favorece o seu deterioramento, já que eles formam um sistema termodinamicamente instável.
A corrosão é o ataque, que ocorre por meio de uma reação química, a um corpo sólido, ocorrendo geralmente na superfície dos metais. Ela provoca o desgaste e a destruição desses materiais.
Quase sempre, a corrosão metálica está associada à exposição do metal a um meio em que haja presença de água e gás oxigênio. Ela ocorre pois a maioria dos metais possui potencial de oxidação maior que o do oxigênio. Assim, ao entrarem em contato com esse gás, eles irão oxidar (perder elétrons).
2 - Objetivos
Executar as experiências relativas à corrosão e verificar as reações ocorridas em cada situação específica.
3 - Parte Experimental
Corrosão de Ferro na atmosfera
Inicialmente colocou-se um pedaço de palha de aço no fundo de um tubo e encheu-se de água, de modo que ela penetrasse na malha da palha de aço. Emborcou-se este tubo em um copo que continha água e deixou-se o ar penetrar cerca de 10 cm. Marcou-se o nível da água no tubo. Após uma semana observou-se novamente o conjunto e anotou-se a variação no nível da água.
Corrosão Úmida do Ferro
Pegaram-se 9 pregos pequenos de ferro, limpou-se sua superfície e mergulhou-se cada um nas seguintes soluções:
Tubo 1: água de torneira
Tubo 2: HCl Diluído (3 mol/L)
Tubo 3: HCl (6 mol/L)
Tubo 4: NaOH (0,1 mol/L)
Tubo 5: H2SO4 (3,5 mol/L)
Tubo 6: H2SO4 concentrado
Tubo 7: NaCl 5%
Tubo 8: Somente a lâmina de Ferro
Em seguida, descreveu-se o aspecto inicial do prego e da solução, e após uma semana, retiraram-se os pregos, que foram devidamente lavados e observou-se e anotou-se o que ocorreu.
Corrosão na Linha D’água
Mergulhou-se parcialmente um prego de ferro nas soluções de água da torneira e de NaCl a 5%. Posteriormente, tamparam-se os tubos de ensaio e, após uma semana, retiraram-se e lavaram-se os pregos e observou-se se houve corrosão.
Verificação das Áreas Anódicas e Catódicas
Colocaram-se em uma placa de Ferro limpa, cerca de duas gotas de solução de NaCl contendo K3[Fe(CN)6] (indicador ferroxílico) e fenolftaleína. Após alguns minutos, descreveu-se o que foi observado.
Corrosão sob Tensão
Mergulhou-se um prego nas soluções de NaCl a 5% e outro prego na solução de HCl a 6 mol/L. Após uma semana, observou-se a cabeça e a ponta do prego e explicou-se o ocorrido.
Corrosão Galvânica
Utilizou-se um fio de Cobre soldado para unir as peças de Ferro-Cobre e Ferro-Zinco. As pontas dos pares foram mergulhadas em um béquer de 50 mL contendo 3 mL de solução de NaCl contendo K3[Fe(CN)6]. Em seguida escreveram-se as equações das reações anódicas e catódicas ocorridas.
4 - Resultados e Discussão
Corrosão de Ferro na atmosfera
Após decorrida uma semana, observou-se que o nível da água no tubo havia subido, com variação aproximada de 1,3 mL. 
Isso ocorreu devido à oxidação da palha de aço que se encontrava na parte superior do tubo. A reação ocorrida é representada pela equação abaixo:
	2 Fe(s) + 3/2 O2(g) + H2O (l)	 Fe2O3(aq) + H2O (l)
	Ao se oxidar, o Ferro consome o oxigênio presente no interior do tubo, e dessa forma, o nível de água sobe, já que o volume de ar foi reduzido.
Corrosão Úmida do Ferro
Inicialmente, no primeiro tubo nada se observou. Após decorrida uma semana, pode-se verificar que havia ferrugem no prego, além de um precipitado esponjoso, coloidal e amarelo (Hidróxido de Ferro III). Isso comprova que houve oxidação do Ferro, que é representada pelas equações:
	
Após a corrosão, o Fe2+ reage com a hidroxila para formar o Hidróxido de Ferro II, de acordo com a equação:
	
O Hidróxido reage novamente com a água para formar o Hidróxido de Ferro III, que é o responsável pelo aparecimento do precipitado amarelo no fundo do tubo. A reação ocorre de acordo com a equação abaixo:
	
	No tubo 2, assim que se colocou o prego observou-se o desprendimento de bolhas, evidenciando a formação de gás Hidrogênio. Após uma semana verificou-se que a solução ficou escurecida e que houve a formação de um precipitado preto. A reação ocorrida é representada pela equação abaixo.
	
O Cloreto de Ferro formado apresenta coloração escura e é solúvel em água, o que explica a tonalidade escurecida adquirida pela solução. O precipitado preto é a camada de óxido formada e que se desprende do metal, fazendo com que ele fique exposto a novos ataques.
No tubo 3, inicialmente houve a liberação de muitas bolhas, e após uma semana, observou-se que o prego ficou preto, com um precipitado escuro em baixo e a solução ficou amarelada. As reações ocorridas são as mesmas que aconteceram no tubo 2, porém ocorrem de forma mais acentuada devido à maior concentração de HCl.
A solução fica amarelada devido à formação de ferrugem (Fe2O3).
No tubo 4, não se observou nada no início e nem depois de decorrida uma semana. O NaCl reage com o Fe2+ de acordo com a equação.
	
O Fe(OH)2 formado é insolúvel em meio alcalino e se adere ao metal, formando uma proteção sobre ele, e dessa forma, impedindo a corrosão.
No tubo 5, assim que o prego foi mergulhado na solução de H2SO4 (3,5 mol/L), houve a liberação de muitas bolhas. Após uma semana, verificou-se que houve a formação de uma camada preta no fundo do tubo e de pequenos cristais azuis ao redor do prego. A solução também adquiriu um aspecto azulado. Ao reagir o Ferro com o Ácido Sulfúrico, ocorre formação de Sulfato de Ferro e de gás Hidrogênio, de acordo com a equação:
	
O Sulfato de Ferro formado é um sólido que apresenta coloração azul e cristaliza-se sobre o prego. O prego também sofreu corrosão, de acordo com as equações abaixo:
	
No tubo 6, ao se adicionar o ácido concentrado, houve a formação de grande quantidade de bolhas. Após uma semana, observa-se que a solução fica marrom escuro, mas o prego não sofreu corrosão, já que a alta concentração de ácido impede que ele se ionize e reaja com o Ferro.
No tubo 7, inicialmente nada foi observado, porém, após uma semana, observou-se a presença de ferrugem no fundo do tubo, indicando que houve a oxidação do Ferro. A condutividade da solução favorece a difusão dos íons Fe2+ e OH-. A reação ocorre de acordo com as equações abaixo.
	
No tubo 8, nada foi observado no início ou após uma semana, já que o prego estava apenas em contato com o ar.
Corrosão na Linha D’água
Nos dois tubos, após uma semana observou-se que um sólido verde-escuro havia sido formado. Como os tubos foram tampados, as reações ocorreram sem a presença de oxigênio. A parte dos pregos que não estava mergulhada a corrosão ocorreu de forma mais branda. As reações ocorrem de acordo com a equação abaixo.
	
Na sua forma anidra, o Fe3O4 apresenta coloração preta, e na forma hidratada, possui coloração esverdeada.
Verificação das Áreas Anódicas e Catódicas
Após colocar as gotas de ácido clorídrico na placa de ferro, observou-se que, no local da aplicação, apareceram pontos azuis no meio e a solução ao redor ficou rosa. A reação ocorrida é resentada pelas equações abaixo:
	
O indicador ferroxílico presente na solução ( K3[Fe(CN)6] ) reage com os íons do cátion de Fe2+, sendo responsável pelo aparecimento da coloração azul. Eles reagem de acordo com a equação abaixo.
	 Reação ocorrida no anodo
No catodo ocorre a seguinte reação:
	
Reação ocorrida no catodo
A fenolftaleína, indicador ácido-base, em presença de hidroxila, faz com que a solução fique rosa.
Corrosãosob Tensão
No tubo 1, onde o prego foi mergulhado na solução de NaCl a 5%, observou-se que, após uma semana, havia maior quantidade de ferrugem na parte superior do prego e um precipitado escuro na parte inferior, e que a solução apresentava coloração alaranjada. 
No tubo 2, também se observou que havia mais ferrugem na parte superior e inferior do prego, e a solução apresentava aspecto amarelado.
A ferrugem foi mais acentuada na “cabeça” e na ponta do prego pois essas áreas apresentam maior tensão. A região tensionada funciona como anodo, sofrendo oxidação mais intensa que a parte intermediária (que não é muito tensionada), que funciona como catodo. Essas deformações dos materiais metálicos podem deixá-lo sujeito a apresentar diferentes potenciais em relação às partes não deformadas.
Corrosão Galvânica
Sistema Fe:Cu
	 Após alguns segundos de introduzir as placas, a solução foi adquirindo coloração azul. Isso significa que o ferro tem maior tendência a oxidar do que o cobre, e ao oxidar a solução ficou azul indicando que havia presença de íons ferro na solução. As reações ocorreram de acordo com as equações abaixo:
Fe(s) → Fe2+ + 2e- (anodo)
 Cu2+ + 2e- → Cu (s) (catodo)
Sistema Fe:Zn
 Ao início do contato das placas com a solução, esta adquiriu coloração azul instantaneamente, porém após alguns segundos a solução foi ficando rosa, enquanto os pontos azuis que formavam se espalhavam. Essa mudança repentina de cor ocorreu porque inicialmente o ferro oxidou, mas depois o zinco começou a oxidar, por ter maior tendência a oxidar, enquanto o ferro ficou em seu estado mais estável. A água passou a agir como catodo, produzindo íons OH-, sendo evidenciado pelo aparecimento da cor vermelha da fenolftaleína em meio que a concentração de OH- é maior do que de H+ . As reações ocorridas são representadas pelas equações.
	Zn (s) → Zn2+ + 2e- (anodo)
O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- (catodo)
5 – Conclusão
Após o termino das experiências, foi possível observar as reações de corrosão, verificando as tendências dos elementos de oxidar ou reduzir, de acordo com a outra substância que eles reagem. Pode-se verificar também que os pontos sob tensão sofrem maior corrosão, e que os meios em que esse tipo de reação ocorre também influenciam no processo.
6 - Bibliografia
Química Geral e Reações Químicas – Vol.2/ C. KOTZ, John; M. TREICHEL, Paul; C. WEAVER, Gabriela – São Paulo: Cengage Learning, 2012 
Apostila de Química Geral C – UFMG 2014
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