01-Introdução-redox

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Corrosão e Degradação dos Materiais 
2/2016
Professor: Marcello Dumont
DEMAT – Gabinete 9
marcellodumont@deii.cefetmg.br
Introdução
Corrosão:
Reação química ou eletroquímica (destrutiva) do material 
com o seu meio ambiente  deterioração!!!!
Ações físicas que também causam deterioração não são Ações físicas que também causam deterioração não são 
chamadas de corrosão. 
Ex.: erosão, desgaste, esfoliação
Corrosão
Desgaste
Oxidação:
1) É a corrosão do material por meio da reação com o oxigênio (Ganho
de oxigênio). Redução = perda de oxigênio.
2) É a perda de elétrons de uma espécie química. Redução = ganho de
elétrons.elétrons.
3) É o aumento do nº de oxidação. Redução é a diminuição.
FeOOFe  2
2
1   33 FeeFe  30 FeFe
Causas de falha em instalações industriais (estudo de 350 casos) 
Origem %
Seleção incorreta de materiais 38
Defeitos de fabricação 15
Tratamento térmico incorreto 15
Falha de projeto 11Falha de projeto 11
Condições imprevistas de operação 8
Controle inadequado das condições de trabalho 6
Problemas na inspeção e controle de qualidade 3
Troca equivocada de materiais 2
Mecanismos de falha em plantas industriais
Origem %
Corrosão 29
Fadiga 25
Fratura frágil 16
Sobrecarga 11
Corrosão em alta temperatura 7
Corrosão sob tensão/fadiga combinada com 
corrosão/fragilização por hidrogênio
6
Fluência 3
Desgaste, abrasão e erosão 3
Voo 243 (B737-200) da Aloha Airlines, que seguia de Hilo para Honolulu no
Havaí, em 28 de abril de 1988. Uma parte da seção da fuselagem
simplesmente de partiu ao meio. Segundo investigações, as causas do acidente
foi uma junção de estresse e corrosão na estrutura da fuselagem.
Queda da arquibancada
Maracanã / 1992
Corrosão sob tensão
fraturante induzida por
enxofre
Reator Nuclear Three
Mile Island Pennsyvania
- 1979
150
200
250 221
147
Custo estimado de Corrosão
US$ bilhões
0
50
100
61
45 35 35
19 19 18
Atividade:
Pesquisar materiais/situações encontrados em casa ou 
condomínio.
a) Material que sofre corrosão.
b) Material que não sofre corrosão mas era esperado.
• Laboratório de corrosão
• Atmosfera rica em oxigênio
Estudos de Corrosão
• Tempo de exposição prolongado
• Observação dos fenômenos
• Seleção de materiais adequados ao projeto
Composição
21% O2
78% N2
4540 milhões de anos
Materiais Cerâmicos = óxidos, silicatos, aluminatos , 
fluoretos, cloretos, carbonetos e outros compostos de 
oxigênio. 
Haletos de metais alcalinos: KBr, NaBr, KCl, NaCl...
Materiais naturalmente resistentes 
Haletos de metais alcalinos: KBr, NaBr, KCl, NaCl...
Metais?
Apenas o ouro é estável, porque?
Polímeros (e Madeiras)?
Se oxidam imediatamente em presença de 
chama/temperatura
Materiais Resistente à corrosão
• Ouro  facilmente oxidado em presença de HCl/HNO3
• AISI 304  corrosão localizada em presença de Cl-
• Alumínio  pouco resistente à soluções de HCl , de bases 
fortes, ao Hg e sais de Hg
• Cobre  pouco resistente ao HNO3 e soluções amoniacais
• Titânio  pouco resistente ao HF
• Mármore  facilmente corroído por soluções ácidas
Estudo do conjunto:
material / meio / condições de operação
Estátua (cerâmica) corroída por 
chuva ácida
Escapamento (AISI 409)
ZTA – precipitação de 
carboneto de cromo
Frestas + solução ácida 
ELETROQUÍMICA
Reações que envolvem transferência de 
elétrons
Determinação do Numero de Oxidação - NOX
• O Nox de um elemento puro ou substância simples é ZERO
– Cl2, Fe, O2, C, Al
• Do hidrogênio é +1, exceto em hidretos metálicos onde é -1. NaH
• Do oxigênio é -2, exceto nos peróxidos onde é -1 (H2O2, Na2O2), no OF2 onde 
é +2 e nos superperóxidos onde é -1/2. KO2
• Flúor é sempre -1• Flúor é sempre -1
• Cloro / Bromo / Iodo: geralmente -1 nos compostos binários, exceto nos 
oxigenados. Nos compostos terciários pode variar de +1 a +7. HClO4
• Metais: positivos. Alcalinos +1 , alcalinos terrosos +2, alumínio +3
• Em um composto a soma dos Nox = zero.
• Em um íon a soma = carga do íon
A
lc
al
in
o
s 
+
1
A
lc
al
in
o
s 
te
rr
o
so
s 
+2
+3 +4 -1-2
Exemplos
32OFe
FeO
CO
2COFeO
NaCl
42SOH
2CO
2SO
2FeCl
4KMnO
44ClONH
2
4SO

4MnO

4NH
OH
Reações de Oxirredução (REDOX)
• São reações químicas onde se tem a variação do NOX
OHNaClNaOHHCl 2
222 HFeClFeHCl 
• Sempre que uma espécie muda o estado de oxidação outra deve mudar 
também para manter o balanço de carga
• Agente (elemento/substância) Redutor  provoca redução (sofre oxidação)
• Agente (elemento/substância) Oxidante provoca oxidação (sofre redução)
Reações de Oxirredução (REDOX)
• As reações de oxirredução ocorrem por transferência de elétrons
2442 HMgSOSOHMg 
  eMgMg 22 Equação de oxidação / semireação anódica
Equação de redução / semireação catódica
Equação redox / reação global2
22 HMgHMg  
222 HeH 

Reações de Oxirredução (REDOX)
2442 HMgSOSOHMg 
2 2eMgMg 


2
2
2
2
22
HMgHMg
HeH




Equações Iônicas REDOX
• Balanço de carga: não podem haver elétrons livres
• Os processos redox uma equação de redução deve ser combinada com 
uma equação de oxidação.
Como é um processo simultâneo o número de elétrons perdidos pelo redutor 
deve ser igual ao número de elétrons ganhos pelo oxidantedeve ser igual ao número de elétrons ganhos pelo oxidante
Gentil – Pag 13: Tabela de Agentes Oxidantes e Agentes Redutores
OHMneHMnOKMnO 2
2
44 458 

Agentes Oxidantes e Equações Iônicas de Redução 
OHCreHOCrOCrK 2
32
72722 72614 

OHNOeHNOHNO 233 234 

Agentes Redutores e Equações Iônicas de Redução 
  eHHH 2222
  eFeFeFeSO 1324
  eHOOHOH 2222222
Equações Iônicas REDOX
• Reação de Metal com ácidos diluído (H2SO4 / HCl) 
  neMgM n
222 HeH 
 22
H
n
MnHM n  
  eMgMgMg 22
34244 )(SOAlFeSOMgSO 
242 22ou HeHHClSOH 

2
22 HMgHMg  
Equação de oxidação
Equação de redução
Equação oxirredução
Equações Iônicas REDOX
• Reação de Metal com ácidos diluído (H2SO4 conc. / HNO3) ânion oxidante 
  eCuCuCu 22 Equação de oxidação
Equação de reduçãoOHSOeHSOSOH 22
2
442 224 

OHSOCuHSOCu 22
22
4 24 
 Equação oxirredução
Equações Iônicas REDOX
• Reação de Metal com oxigênio
  neMMMetal n
OMO
n
M2 
Equação de oxidação
Equação de redução
Equação oxirredução
  222 2
2
1
OeOO
nOMO
n
M 22
2
2  Equação oxirredução
Fe Fe2+
Al Al3+
Zn Zn2+
FeOOFe 22 2 
322
2
3
2 OFeOFe 
Equações Iônicas REDOX
• Reação de Metal com oxigênio e água
  eFeFeFe 22
)(222 OHFeOOHFe 
Equação de oxidação
Equação de redução
Equação oxirredução
  OHeOOHOH 442 222
222 )(222 OHFeOOHFe  Equação oxirredução