Relatorio 9 - Corrosão Revisado

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIENCIA E TECNOLOGIA
 	 FABRICIO TADEU
 VANDERSON CARDOSO DOS SANTOS
	
 Experiência 9 – CORROSÃO
 
Relatório apresentado ao professor da disciplina de Química Geral Experimental dos Cursos de Graduação em Engenharia Mecânica e engenharia de controle e automação do Instituto Federal de Educação Ciências e Tecnologia de Minas Gerais - IFMG como requisito para aprovação.
Professor: João Paulo Campos Trigueiro.
	 
 BETIM
 NOVEMBRO DE 2018
1.Objetivo 
Neste experimento executaremos as experiências relativas à corrosão úmida do ferro.
2. Introdução 
A corrosão pode ser conceituada como a deterioração de um material, geralmente metálico, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente aliada ou não a esforços mecânicos. Essa deterioração causada pela interação físico-química entre o material e seu meio representa alterações prejudiciais consideráveis, tais como desgaste, variações químicas, etc.
As alterações que a corrosão causa no material são extremamente prejudiciais para a resistência mecânica, elasticidade, ductilidade, estética e outras propriedades de um metal e são totalmente indesejáveis. Sendo o produto da corrosão um elemento diferente do material original, a liga perdera suas qualidades essenciais, logo, o conhecimento das causas e mecanismos da corrosão irá permitir o desenvolvimento de processos de prevenção.
3. 1ª Parte Experimental	
3.1. Materiais 
		Relatório Química Geral Experimental 
		Engenharia Mecânica
		2º Semestre 2018 
2
· Tubos de ensaio (12)
· Suporte para tubo de ensaio
· Tubo de vidro grande (6)
· Suporte e garra
· Béquer de 100 ml (1)
· Béquer de 50 ml (6)
· Pinça metálica (1)
· Pregos de ferro
· Palhas de aço
3.2. Reagentes 
· H2SO4 concentrado
· H2SO4 3,5 mol/L
· HCL 6 mol/L
· HCL 3 mol/L
· NaOH 0,1 mol/L
· NaCL 5%
3.3 Procedimentos
3.3.1. Corrosão do Ferro na atmosfera
· Foi colocado um pedaço de palha de aço no fundo de um tubo de vidro grande (tubo com cerca de 20 cm) e após, foi preenchido com água fazendo com que a mesma penetrasse na malha de palha de aço.
· Foi emborcado o tubo de vidro grande em um béquer de 100 mL com agua em seu interior, e após, deixou-se o ar penetrar cerca de 5 a 10 cm.
· Prendeu-se o sistema com um suporte e uma garra de forma que o estabilizasse.
· Marcou-se o nível da água no tubo com um pincel.
· Após uma semana, foi observado novamente o conjunto.
3.3.2 Corrosão úmida do Ferro
· Foram numerados e colocados em ordem 8 tubos de ensaio.
· Adicionou-se em cada tubo de ensaio contendo as soluções abaixo um prego limpo, tomando o devido cuidado de cobrir todo o prego com a solução.
		Relatório Química Geral Experimental 
		Engenharia Mecânica
		2º Semestre 2018 
3
· Tubo 1: água de torneira
· Tubo 2: HCl 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 a 5%
· Tubo 8: somente o prego sem a solução
· Após uma semana, foi observado novamente o conjunto.
3.3.3 Corrosão na Linha d’água
· Foram numerados e colocados em ordem 2 tubos de ensaio.
· Foi mergulhado parcialmente um prego de ferro nas seguintes soluções.
· Tubo 1: água de torneira
· Tubo 2: NaCl a 5%
· Foram tampados os tubos de ensaio com um pedaço de papel, de forma a não entrar ar em seus interiores
· Após uma semana, foi observado novamente o conjunto.
3.3.4 –Corrosão sob Tensão
· Foram numerados e colocados em ordem 2 tubos de ensaio.
· Foi mergulhado totalmente um prego grande nas seguintes soluções.
· Tubo 1: NaCl a 5%
· Tubo 2: HCl a 6mol/L
· Após uma semana, foi observado novamente o conjunto.
A corrosão sob tensão é o efeito combinado das tensões mecânicas e do meio Corrosivo, levando o material metálico à fratura, a uma tensão muito menor do que a Que o metal resiste em meio não corrosivo. Uma observação importante desse tipo de corrosão é que não se observa perda da massa do material, que permanece com um bom aspecto até que ocorra a fratura. O tempo para ocorrer essa corrosão depende da tensão, da natureza e concentração do meio corrosivo, da temperatura do meio, da estrutura e da composição do material. Os fenômenos associados à corrosão sob tensão são aquelas onde mais se pode observar a interação das tensões estáticas 
Com a corrosão: deformação do material, pequena dissolução e pequenas fraturas. 
 
o Pegam os 2 pregos grandes e, após lim. pia-los, c oloc am os em dois tubos de ensaio contendo: 
 
Tubo 1 = NaCl (5%); 
Tubo 2 = HC l (1:1). 
 
Na solução de NaCl, nada ocorreu inicialmente. Uma semana depois, a solução ficou 
Turva, e o prego de ferro liberou uma substância avermelhada, sendo mais intensa a 
Corrosão nas extremidades do mesmo, devido à maior concentração de elétrons nessa 
Região. Essas reações podem ser representadas pelas Equações 1, 2 e 3, nas quais o 
Precipitado avermelhado é o composto Fe2O3. H
2O (s). 
Na solução de HCl, ocorreu inicialmente a formação de bolhas, evidenciando a liberação de um gás. Após uma semana, o prego sofreu corrosão, com mais intensidade nas extremidades, tendo a solução com uma coloração esverdeada. +é fornecido pelo ácido clorídrico (HCl), e a coloração esverdeada é proveniente do precipitado Fe (O H)3 (a) formado
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5. Resultados e discussões
Experimento:
3.3.1. Procedimento 1 – Corrosão do ferro na atmosfera
Ao verificar o resultado do experimento após 15 dias da sua realização, foi observado uma oxidação na palha de aço e um aumento da coluna de agua presentes no interior do tubo de ensaio. Conforme a equação 1, ocorreu a reação de oxirredução do ferro (Fe), em que o ferro se oxida, passando de Fe para Fe2+, e o oxigênio (O2) reduz, transformando em OH-.
 
Eq. de Oxidação 
 
Eq. de	redução:			 (1)
Eq. Global: 
Ao realizar a reação de oxidação, houve um consumo do oxigênio presente interior no tubo, fazendo com que a coluna de ar diminuísse. Com o consumo do oxigênio, a pressão interna do tubo fica menor do que a pressão externa, isso faz com que a pressão atmosférica force a água a entrar pelo tubo e assim seu nível aumenta. Isso acontece à medida que ocorrem variações das pressões externa e interna. Na oxidação da palha de aço, formou-se o composto 2Fe(OH)2, o Hidróxido de Ferro II. 
3.3.2. Procedimento 2 - Corrosão úmida do Ferro
Foram analisados e verificados os tubos de ensaio de cada experimento.
· Tubo 1: Ao adicionar o prego no interior do tubo, contendo agua de torneira, não foi visualizado nenhuma alteração no prego e na solução. Após 15 dias, verificou-se no prego formação de ferrugem e um precipitado avermelhado no fundo do tubo. A formação do precipitado é explicada pela reação abaixo:
.	
														(2)
									 
Conforme a equação 2, se o meio em que o prego é adicionado contem bastante oxigênio, o composto 2Fe(OH)2 (Hidróxido de Ferro II) continua realizando a oxidação do ferro, saindo de Fe2+, para Fe3+, formando outro composto o 2Fe(OH)3 (Hidróxido de Ferro III), conhecida popularmente como ferrugem. A coloração avermelhada da ferrugem é caracterizada pela perda de moléculas de agua do composto 2Fe(OH)3. O hidrogênio da molécula de água da reação se rearranja com o OH do composto, formando outra molécula de agua, e gerando o oxido de ferro Fe2O3. Mesmo com a perda da molécula de agua, o oxido continua hidratado.
· Tubo 2: Ao adicionar o prego em um tubo de ensaio contendo HCL 3 mol/L, foi verificado uma leve formação de bolhas no interior do tubo no inicio do experimento. Após os 15 dias, foi verificado que o prego estava com um aspecto idênticoao normal, porem com formação de precipitado no fundo do tubo. A reação é explicada pela equação abaixo:
 	 (3)
A formação de gás é explicada, pois o metal em contato com o acido, acaba libera hidrogênio, gerando as bolhas visíveis no experimento. O composto formado, FeCl2, é bastante solúvel em água, o que evidencia uma saturação da solubilidade do composto. 
· Tubo 3: Foi adicionado um prego em um tubo de ensaio contendo HCL 6mol/L, e ao adicionar, verificamos uma maior liberação de gás no interior do tubo. Após os 15 dias, verificamos que o prego se encontrava bastante deteriorado, praticamente na sua metade. 
A reação é idêntica a equação 3 formando o mesmo composto FeCl2, porém, como o acido se encontra mais concentrado, possui uma maior quantidade de HCl na solução. 
 (4)
Devido a maior quantidade de HCL, a reação vai ocorrendo ate consumir o todo o ácido presente na reação, por isso um maior desgaste do prego. A liberação de gás é idêntica a explicada no tubo 3, porém como possui uma maior quantidade de acido, ocorre maior liberação de hidrogênio. 
· Tubo 4: Foi adicionado um prego em um tubo de ensaio NaOH 0,1 mol/L e não foi visualizado nenhuma alteração no prego e na solução. Após 15 dias, não foi visualizado evidencias macroscópicas da ocorrência de reação. Sabe-se que o ferro oxidará em meio aquoso, portanto há a formação de Fe(OH)2, porém com a presença do hidróxido NaOH, há uma concentração alta de OH- na solução, inviabilizando a reação. O Fe(OH)2 é insolúvel em meio alcalino, um meio com uma concentração alta de OH-, por isso não ocorreu a reação. O hidróxido de ferro II se depositou sobre a superfície do prego, criando uma camada, um “filme” sobre ele, que acabou o protegendo e evitou a corrosão do mesmo. Essa ocorrência é chamada de passivação.
· Tubo 5: Foi adicionado um prego em um tubo de ensaio contendo H2SO4 3,5 mol/L e houve uma formação de bolhas no interior do mesmo. Após 15 dias, o prego estava praticamente todo corroído, havia um precipitado formado por cristais transparentes e corpos pretos, e alguns cristais estavam fixados no prego. A reação é descrita abaixo:
 		 (5)
 	 (6)
O processo de corrosão do ferro acontece em meio acido. O acido em contato com a agua, reage sofrendo ionização, a agua rompe a ligação do acido liberando o H+ na solução, como descrito na equação 5. O acido utilizado já encontrava a sua concentração diluída em agua, com isso já possuía o H+ livre na solução. O Fe em contato com o acido, se combinam é formam um precipitado o FeSO4, um cristal pouco solúvel, que só se formou pela oxidação do ferro em decorrência da ionização do acido em contato com a agua.
· Tubo 6: Foi adicionado o prego em um tubo de ensaio contendo H2SO4 concentrado e foi possível verificar uma formação de bolhas e um branqueamento na superfície do prego. Após 15 dias, verificou-se que o prego continuava intacto na solução. Essa liberação de gás é explicada pelo metal em contato com o acido liberar moléculas de hidrogênio. A não ocorrência da reação é explicada, pois como o acido sulfúrico, H2SO4 está concentrado, basicamente só o acido sem a presença da agua, acaba não ocorrendo a ionização e a não liberação do H+ na solução, o que inviabilizou o processo corrosivo do prego.
· Tubo 7: Foi adicionado um prego em um tubo de ensaio contendo NaCl 5% e não foi visualizado nenhuma alteração no prego e na solução. Após 15 dias, verificou-se no prego formação de ferrugem e um precipitado avermelhado no fundo do tubo. A reação descrita é a mesma ocorrida na equação 1, porém com uma maior quantidade de precipitado no tubo 7. Essa diferença de corrosão entre o tubo 1 e o tubo 7 é explicada pela presença do NaCl, o sal, na solução. O NaCl favorece a corrosão mais rapidamente, pois o sal é condutor de eletricidade, favorecendo o movimento dos íons. Favorece a difusão dos íons do meio.
· Tubo 8: Foi adicionado o prego no tubo vazio, sem a presença de nenhuma solução e não ouve nenhuma alteração no prego e na solução. Após 15 dias, o prego continuava no mesmo estado inicial, pois como não havia a presença de agua, não ocorreu a reação de corrosão.
3.3.3. Procedimento 3 - Corrosão na Linha d’água. 
· Tubo 1: Agua de torneira
No tubo 1, ao colocar o prego no interior do tubo contendo a agua de torneira, e tampa-lo, não foi observada qualquer alteração no aspecto inicial do prego, tanto na parte acima e abaixo da linha de agua. Após 15 dias, verificamos que ocorreu a corrosão ocorreu na parte onde o prego estava em contato com a agua. A reação ocorrida é idêntica a demostrada pela equação 1.
 Foi observada também uma maior corrosão na parte de divisão da linha da agua, formando um anel nessa região, do que na extremidade mergulhada em agua. Essa ocorrência é explicada pelo fato da região da linha da agua ser mais acentuada a incidência de oxigênio do que em toda camada de agua.
· Tubo 2: NaCl 5%
No tubo 2, ao colocar o prego no interior do tubo contendo NaCl 5%, e tampa-lo, foi observada uma coloração amarelada na coluna de agua aonde o prego foi imerso. Após 15 dias, foi observada a formação de um precipitado escuro no fundo do tubo de ensaio. A formação do precipitado é explicada pela reação abaixo:
			 (7)
A coloração escura do precipitado, é explicada pela quantidade de oxigênio presente na solução. O meio salino possui uma menor quantidade de oxigênio do que o meio de agua doce, com isso pode-se formar um precipitado escuro, podendo ser preto ou verde.
6. Conclusão	
O estudo das reações de corrosão é importante na prevenção e no tratamento dos metais pesados cuja aquisição é difícil, evitando assim as perdas desnecessárias de capital. Tais experimentos demonstraram as principais maneiras macroscópicas de verificar a ocorrência de corrosão, como também métodos simples de sacrifício e prevenção a fim de aumentar a durabilidade de empreendimentos que utilize metais susceptíveis à corrosão.
Como se pôde perceber a corrosão é, em geral, um processo espontâneo que provoca uma constante deformação dos materiais metálicos e suas ligas de modo com que a durabilidade e o desempenho dos mesmos deixam de satisfazer os fins a que se destinam.
7. Referências 
. 
· http://redeetec.mec.gov.br/images/stories/pdf/eixo_ctrl_proc_indust/tec_metal/corr_trat_superf/161012_corr_trat_superf.pdf
· http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0100-40422015000200293&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt
· http://axpfep1.if.usp.br/~profis/arquivos/vienpec/CR2/p94.pdf
· https://www.amazon.com.br/Corros%C3%A3o-Vicente-Gentil-ebook/dp/B073DMKWC1
· ATKINS, Peter. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente / Peter Atkins, Loretta Jones ; tradução Ricardo Bicca de Alencastro. - 3. Ed. – Porto Alegre: Bookman, 2006.
· Brown, Lawrence S.; Holme, Thomas A. Química geral aplicada à engenharia. São Paulo: Cengage Learning, 2010, 653 p.
· Gentil, Vicente; “Corrosão”; Ed LTC – Universidade Federal do Rio de Janeiro, RJ; 3ª Edição; Capítulo1, páginas 1 a 8;