5 - Aplicação de reação de oxido redução para a identificação de ferro na esponja de aço

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
PROTOCOLO DE PRÁTICA
	Curso: Engenharia Química
	Semestre/Ano: 2017.2
	Data: 23/03/2018
	Início: 9:20
	Término: 11:00
	A.M: 02
	Disciplina: Laboratório de Química 1
	Docente: Sheyla Welma Duarte Silva
	e-mail: sheylaacademica@gmail.com
	Prática: Aplicação de reação de oxido redução para a identificação de ferro na esponja de aço
	Introdução
 A corrosão pode ser definida como o ataque destrutivo e não intencional sofrido por um metal, que normalmente começa na superfície do material. Uma vez que a corrosão é provocada por uma reação química, a velocidade com a qual esta se processa dependerá, até certo ponto, da temperatura e da concentração das espécies envolvidas. Outros fatores, tais como os esforços mecânicos e a erosão, também podem contribuir para a corrosão (Smith, 1998). A maioria dos metais é corroída de algum modo por efeito da água e da atmosfera, portanto, as espécies presentes na água (principalmente espécies iônicas) acabam tendo uma importância muito grande nos processos de deterioração dos metais. Por exemplo, a acidez devido à presença de espécies na água, que pode ser medida por meio dos valores de pHs, tem um papel fundamental na corrosão dos metais.
 Para os materiais metálicos, o processo de corrosão é normalmente um processo eletroquímico, isto é, uma reação química em que existe uma transferência de elétrons de uma espécie química para outra (processo denominado de oxido redução). Caracteristicamente, os átomos metálicos têm seus elétrons retirados, no que é chamada uma reação de oxidação. A quantidade de elétrons retirada de um determinado metal é uma característica dele e pode variar de um metal para outro.
 Ligas de aço, cujo principal metal constituinte é o ferro, quando expostas ao oxigênio e à água (O2 e H2O), sofrem corrosão com o passar do tempo e formam a ferrugem, que é uma mistura de óxidos e hidróxidos de ferro hidratados. Dependendo do valor de pH e das concentrações de gás oxigênio e água, essa mistura tem proporções diferentes, principalmente, das seguintes espécies: Fe3O4 /Fe2O3 . H2O /Fe(OH)2 /Fe(OH)3 . Quanto maior o teor de Fe3O4 (preto), mais percebemos que o objeto em questão está sofrendo corrosão. Quanto mais Fe2O3 • H2O, maior a intensidade da coloração alaranjada ou castanho avermelhada. O Fe(OH)2 puro é branco, mas em contato com oxigênio, torna-se verde. O Fe(OH)3 puro é marrom. Portanto, dependendo da predominância de cada uma dessas espécies, temos uma tonalidade mais pronunciada do produto da corrosão.
 Quanto mais ácido o ambiente (maior concentração de íons H+), maior a velocidade de oxidação das estruturas metálicas. Em um ambiente ácido, o processo predominante de oxidação pode ser representado da seguinte maneira: Redução do O2 por ação dos íons hidrogênio e oxidação dos íons metálicos.
 Verifica-se uma interferência cada vez mais positiva (aumento da corrosão) quando temos valores de pHs abaixo de 4. Para valores de pHs entre 4 e 10, a taxa de corrosão independe do pH e depende somente da rapidez com que o oxigênio difunde para a superfície metálica. Quando os valores de pHs são maiores que 10, esse aumento mais pronunciado da alcalinidade do meio faz com que a taxa de corrosão diminua, pois o ferro se torna passivo em presença de álcalis e oxigênio dissolvido.
 Em meio ácido ocorre a dissolução de íons ferro. Com a adição da água oxigenada (H2O2), os íons ferro passam para íons Fe3+ o que é indicado pela coloração amarelada. Se adicionarmos soda cáustica à solução, esta irá adquirir tonalidade avermelhada pois os íons Fe3+ passarão a hidróxido de ferro. 
	Objetivos
Com este experimento propõe-se discutir a constituição da matéria e a formação de substâncias a partir de reações de oxidação. 
	Materiais e reagentes
	 
5 Tubos de ensaio com tampa
1 Estante 
5 Pipeta Pasteur 
Esponja de aço
Água 
Solução de ácido acético 0,1 mol/L
Solução de ácido acético 4,0 mol/L
Solução de ácido acético 50%
Solução de HCl 1,0 mol/L
Peróxido de hidrogênio (água oxigenada 10 volumes)
Solução de hidróxido de sódio a 1,0 mol/L
 
	Procedimento Experimental
Enumere os tubos de 1 a 5.
Adicione em cada um dos tubos de ensaio pedaços iguais de esponjas de aço (o suficiente para chegar a uma altura entre dois e três centímetros).
Preencha o tubo 1 com água suficiente para cobrir a esponja, feche a tampa e agite por alguns instantes. Observe o que ocorre e anote os resultados.
Adicione 5,0 mL da solução de ácido acético 0,1 mol/L no tubo 2 (até cobrir totalmente a esponja de aço), feche o tubo e agite bem por alguns minutos. Deixe repousar e observe a coloração que se forma.
Adicione 5,0 mL da solução de ácido acético 4,0 mol/L no tubo 3 (até cobrir totalmente a esponja de aço), feche o tubo e agite bem por alguns minutos. Deixe repousar e observe a coloração que se forma.
Adicione 5,0 mL da solução de ácido acético 50% no tubo 4 (até cobrir totalmente a esponja de aço), feche o tubo e agite bem por alguns minutos. Deixe repousar e observe a coloração que se forma.
Adicione 5,0 mL da solução de HCl 1,0 mol/L no tubo 5 (até cobrir totalmente a esponja de aço), feche o tubo e agite bem por alguns minutos. Deixe repousar e observe a coloração que se forma.
Adicione 5 mL de peróxido de hidrogênio (água oxigenada 10 volumes) ao tubo 1. Tampe o tubo e agite por alguns minutos. Verifique o que ocorre após deixar repousar. Observe a mudança da coloração da solução.
Repita o mesmo procedimento para os tubos 2, 3, 4 e 5.
Adicione 5 mL de hidróxido de sódio ao tubo 1. Tampe o tubo e agite por alguns minutos. Verifique o que ocorre após deixar repousar. Observe a mudança da coloração da solução.
Repita o mesmo procedimento para os tubos 2, 3, 4 e 5.
	Questionário
1. Fazer um esquema, em forma de mapa conceitual, do procedimento executado.
2. Explicar o que ocorre em cada etapa citada no mapa conceitual.
3. Explicar, em termos eletroquímicos, o porque da formação de bolhas de ar. Qual gás é formado?
4. Descrever a composição química do aço e as cores dos íons de ferro em soluções ácidas. Responder se, de acordo com as observações, pode-se concluir que a esponja contém ferro.
5. Fazer uma análise da influência do pH ou concentração de [H+] na formação de Fe2+. 
6. Explicar a formação de duas cores no tubo quando o sistema é deixado em repouso.
	Referências
MASTERTON, W.L., SLOWINSKI, E.J., STANITSKI, L.C. Princípios de Química. Trad. J.S. Peixoto. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1990. 
PALMA, M. H. C., TIERA, V. A. O. Oxidação de metais. Química Nova na Escola, v.18, p.52, 2003. 
MAIA, Daltamir Justino; SEGRE, Nádia; SCATIGNO, Andreza Costa; STELLA, Mercia Breda. Experimento sobre a Influência do pH na Corrosão do Ferro. Química nova na escola. Vol. 37, N° 1, p. 71-75, 2015.
ENGENHARIA QUÍMICA / Laboratório de Química 1 (Prática) / Profª Sheyla Duarte 3