Gabarito - Lista de Exercícios Corrosão

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Gabarito - Lista de Exercícios – Química Aplicada - Corrosão 
 
1. O que é corrosão e quais suas conseqüências? 
Corrosão é a deterioração do material por ação química ou eletroquímica do meio em contato, aliado ou não a esforços mecânicos 
externos. É um processo espontâneo e ocorre nos mais diversos tipos de materiais, metálicos e não metálicos. 
As três principais consequências envolvem custo, segurança e conservação de recursos. 
- Em relação aos custos: 
✓ Nos E.U.A. a corrosão gera por ano custos da ordem de 4,5% do PIB daquele país; 
✓ Deste total, cerca de 100 bilhões de dólares são gastos na utilização de materiais mais resistentes à corrosão e no 
emprego de novas tecnologias; 
✓ O setor que mais investe no problema é o da indústria automotiva. 
 
- Em relação à segurança: 
✓ Muitos componentes e estruturas podem estar suscetíveis a falhar por conseqüência de um processo de corrosão: 
caldeiras, submarinos, aeronaves, vasos de pressão, hélices de turbinas, pontes, etc. 
- Em relação à conservação dos recursos: 
✓ As reservas de metais e a quantidade de energia disponível em nosso planeta são limitadas. 
✓ A corrosão pode ser interpretada como o avesso de um processo metalúrgico e muita energia é gasta em um 
processo de corrosão. 
 
2. Explique sobre a instabilidade termodinâmica dos metais. 
Durante o processo de extração e refino, e´ adicionada uma quantidade de energia ao minério para extrair o metal ou metais nele 
contidos (vide figura abaixo). É esta mesma energia que possibilita o aparecimento de forças capazes de reverter o metal a sua forma 
primitiva de composto mais estável. A corrosão é, portanto, um processo espontâneo, e sempre ocorrerá, sendo possível apenas 
proteger o metal. 
 
3. Identifique as formas de corrosão abaixo: 
a) A corrosão se processa sob a forma de finos filamentos que se propagam em diferentes direções, ocorrendo geralmente em 
superfícies metálicas revestidas com tintas ou com metais, provocando o deslocamento do revestimento. 
Corrosão .FILIFORME............................................ 
b) A corrosão se processa em pontos ou pequenas áreas localizadas na superfície metálica produzindo cavidades pouco profundas. 
Corrosão ..ALVEOLAR........................................... 
c) A corrosão se processa por toda a extensão da superfície metálica ocorrendo perda uniforme de espessura. 
Corrosão ..UNIFORME........................................... 
d) A corrosão se processa entre os grãos da rede cristalina do material metálico, o qual perde suas propriedades mecânicas e 
pode fraturar quando solicitado por esforços mecânicos. 
Corrosão .....INTERCRISTALINA........................................ 
 
4. Classificar quanto à resistência a corrosão um material metálico que apresenta em certo meio mdd igual a 60 e densidade 7,2 g/cm3. 
Dados: ipy = mdd/(696 x d) 
Boa: Tc < 5 mpy Média: 5 < Tc < 50 mpy Baixa: Tc > 50 mpy 
Mpy = 1000 x ipy 
Inicialmente: ipy = MDD/696xd  60/696 x 7,2 
 ipy = 0,012 pol/ano 
Inserindo na fórmula: Mpy = 1000 x ipy 
 Mpy = 1000 x 0,012 = 12 
De acordo com os dados acima, o metal apresenta média resistência a Corrosão. 
 
 
5. Tambores de aço com 60 cm de diâmetro interno e 78 cm de altura, são utilizados para o armazenamento de um produto líquido, cujo mdd do 
aço no meio considerado vale 22,5. Os tambores são armazenados deitados e para o armazenamento, é utilizado somente 80% do volume útil do 
tambor. A espessura da parede cilíndrica é de 1,9 mm e nos tampos 1,7 mm. O tambor não mais pode ser utilizado para esta finalidade quando 
qualquer das espessuras ficar reduzida a 1,1 mm. Qual o tempo de vida útil do tambor ? 
Admitir corrosão uniforme. 
Densidade do Aço: 7,8 g/cm3. 
Relações de Transformação: ipy= mdd/(696 x d) mmpy = 25,4 x ipy 
 
 
Como a corrosão é admitida uniforme, podemos converter a unidade dada (perda de massa por área e tempo) para uma unidade de 
penetração por tempo. 
Trabalhando com as relações de Transformação 
ipy= MDD/696 x d e ainda: mmpy = 25,4 x ipy 
Assim: mmpy = 25,4 x MDD/(696 x d) 
Aplicando a relação, se obtém: 
mmpy = 25,4 x 22,5/(696 x 7,8) = 0,105 mm de penetração/ano 
Por meio de uma proporção simples, determina-se o tempo útil. 
Para a parede cilíndrica: A penetração máxima permitida = 1,9 – 1,1 = 0,8mm 
 A corrosão penetra: 0,105 mm  1 ano 
 0,8 mm  X X= 7,62 anos 
Para o tampo: A penetração máxima permitida = 1,7 – 1,1= 0,6mm 
 A corrosão penetra 0,105 mm  1 ano 
 0,6 mm  y X= 5,71 anos 
 Portanto, a vida útil do tambor será 5,71 anos. 
 
6. A corrosão é, em geral, um processo espontâneo, e, não fora o emprego de mecanismos protetores, ter-se-ia a destruição completa dos 
materiais, principalmente metálicos, já que os processos de corrosão são reações químicas e eletroquímicas que se passam na superfície do 
material. 
Em relação às reações eletroquímicas que ocorrem em uma pilha, vários conceitos são aplicados, tais como oxidação, redução, ânodo, 
cátodo e outros. 
Considere a pilha esquematizada abaixo e os potencias de redução 
 
Potencias de Redução 
Li+ + e-  Li - 3,05 V 
Cu+ + e-  Cu +0,52 V 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Preencher a tabela que se segue: 
Pilha com Eletrodos de Lítio e Cobre I 
Eo Cu +0,52 V 
Eo Li - 3,04 V 
Semi - reação de redução Cu+ + é  Cu E0 = +0,52 V 
Semi - reação de oxidação Reação e E0 são invertidos Li  Li+ + é E0 = +3,04 V 
Reação Global Soma das reações de redução e oxidação: Cu+ + Li  Cu + Li+ 
Cálculo da ddp Soma dos potencias: E = +0,52 V + 3,04 V  E = + 3,56 V 
Ânodo Onde ocorre oxidação: Eletrodo de Lítio 
Cátodo Onde ocorre redução: Eletrodo de Cobre I 
Sentido do fluxo de elétrons Do ânodo para o cátodo: Do Li para o Cu I 
Fluxo de cargas na ponte salina Carga negativa para o ânodo e positiva para o cátodo 
Placa que apresenta aumento de massa Placa de Cu I 
Placa que apresenta diminuição de massa 
(corrosão). 
Placa de Li 
 
Representação IUPAC da pilha 
 
Li / Li
+ // Cu+/Cu 
 
 
 
 
 
 
7. As latas de conservas são fabricadas com lâminas de ferro revestidas com estanho e apresentando, no seu interior, uma película de verniz 
protetor inerte. Um determinado produto com pH = 2 foi embalado, a vácuo, numa dessas latas. No transporte, a lata foi amassada, ocorrendo 
fratura nos revestimentos de verniz e de estanho, deixando o ferro em contato direto com o produto. 
Dados os potenciais de redução: 
Fe2+ + 2é → Fe° E° = - 0,44 V 
Sn2+ + 2é → Sn° E° = - 0,14 V 
2H+1 + 2é → H2 E° = 0 V 
a) que metal tende a sofrer corrosão? Justifique. 
O Ferro, porque possui Eo menor (ou maior potencial de oxidação) que o Eo do estanho. 
b) escreva as reações anódica e catódica da pilha de corrosão formada. 
Reação anódica: Fe → Fe2+ + 2 é 
Reação catódica: 2 H+ + 2 é → H2 
 
8. Encanamentos de ferro mergulhados em meio ácido não-aerado sofrem corrosão devido, principalmente, à reação: 
 Fe + 2 H+  Fe2+ + H2 
 Para proteger encanamentos nessa condições, costuma-se ligá-los a barras de outros metais, que são corroídos ao invés dos 
canos de ferro. 
Conhecendo os potenciais padrões de redução: 
Cu2+ + 2 é  Cu E°= + 0,34 V 
Fe2+ + 2 é Fe E° = - 0,44 V 
Zn2+ + 2 é  Zn E° = - 0,76 V 
2 H+ + 2 é  H2 E° = 0,00 V 
Sn2+ + 2 é Sn E° = - 0,14 V 
e dispondo-se de barras de cobre, zinco e estanho, pede-se: 
a) Qual metal deve ser utilizadopara proteger o encanamento? Justifique. 
Zinco, porque possui Eo menor (ou maior E oxidação) que o Eo do ferro. 
b) Escreva as reações que ocorrem na associação do cano de ferro com a barra metálica escolhida, indicando o cátodo e o ânodo. 
Reação anódica: Zn → Zn 2+ + 2 é (é corroído no lugar do ferro) 
Reação catódica: 2 H+ + 2 é → H2 
 
9. A corrosão do ferro ocorre espontaneamente, podendo o processo ser representado pela soma adequada das semi-reações: 
Fe2+ + 2 é  Fe E° = – 0,44 V 
½ O2 + H2O + 2 é  2 OH
- E° = + 0,40 V 
Acerca do processo, são feitas as afirmativas abaixo. Assinale as corretas. 
I. A reação global para a corrosão é: Fe2+ + 2 OH- → Fe + H2O + ½ O2 - FALSA 
Redução: ½ O2 + H2O + 2 é  2 OH
- E° = + 0,40 V 
Oxidação Fe  Fe2+ + 2 é Eox = + 0,44 V 
 Fe + H2O + ½ O2 → Fe
2+ + 2 OH- ddp = + 0,84 V 
II. A corrosão do ferro pode ser minimizada, colocando-o em contato com um pedaço de zinco metálico (E° = –0,76V). VERDADEIRA, 
pois o Zn tem menor Eo que o Fe, sofrendo oxidação em seu lugar. 
III. O ferro, assim como o oxigênio, sofre redução no processo. FALSA, pois Fe sofre oxidação 
IV. O ferro sofre uma reação anódica, ou seja, igual àquelas que ocorrem nos ânodos das pilhas. VERDADEIRA, o Fe sofre oxidação, sendo o 
ânodo 
 
10. Para diminuir a velocidade da corrosão das placas de aço do casco de navios, grossas placas de zinco são rebitadas no lado externo do 
casco, abaixo da superfície da água. Essa técnica é conhecida como proteção catódica. 
Considerando os seguintes potenciais padrão de redução: 
Cu2+ + 2 é  Cu E°= + 0,34 V 
Fe2+ + 2 é Fe E° = - 0,44 V 
Zn2+ + 2 é  Zn E° = - 0,76 V 
½ O2 + 2 H
+ + 2 é  H2O 
 E° = + 0,80 V 
a) Justifique a utilização do zinco para proteção de cascos de navios. 
O Zn possui menor Eo (ou maior potencial de oxidação) que o Fe. 
b) Justifique a não-utilização de placas de cobre no lugar das placas de zinco. 
O Cu possui maior Eo (ou menor potencial de oxidação) que o Fe. 
 
 
 
11. Uma fita de um determinado metal (que pode ser cobre, chumbo, zinco ou alumínio) foi enrolada em torno de um prego de ferro, e ambos 
mergulhados numa solução de água salgada. Observou-se, após algum tempo, que o prego de ferro foi bastante corroído. 
Dados os potenciais padrão de redução: 
Cu2+ + 2 é  Cu E°= + 0,34 V 
Fe2+ + 2 é Fe E° = - 0,44 V 
Zn2+ + 2 é  Zn E° = - 0,76 V 
Pb2+ + 2 é  Pb E° = –0,13 V 
Al3+ + 3 é  Al E° = –1,66 V 
a) Qual(is) é(são) o(s) metal(is) da fita? 
Cu ou Pb 
b) Para que o prego de ferro não sofresse corrosão qual(is) o(s) metal(is) que deveria(m) ser utilizado(s) na fita? 
Zn ou Al 
 
 
12. O que é Proteção catódica e proteção anódica ? 
A proteção catódica galvânica pode ser feita por ânodos galvânicos ou de sacrifício, 
conforme o esquema ao lado. 
A proteção catódica é a técnica que transforma a estrutura metálica 
que se deseja proteger em uma pilha artificial, evitando, assim, que a estrutura se deteriore. 
É graças à proteção catódica que tubulações enterradas para o transporte de água, petróleo 
e gás, e grandes estruturas portuárias e plataformas marítimas operam com segurança. 
A proteção catódica de estruturas metálicas é baseada na injeção 
de corrente elétrica por meio de duas técnicas: a proteção por anodos galvânicos 
(espontânea) e a proteção por corrente impressa (não-espontânea).Um exemplo de proteção 
catódica por anodos de 
zinco, em navios, onde há a formação de uma pilha na qual, em função de seu maior 
potencial de oxidação, o zinco atua como anodo e protege o ferro do casco do navio. 
O termo Proteção Anódica é utilizado para caracterizar algumas situações nas quais o 
emprego da proteção não anula a velocidade de corrosão, como na Proteção Catódica, 
embora esta velocidade seja enormemente reduzida. É normalmente aplicada para alguns metais como Níquel, Ferro, Cromo, Titânio e 
suas ligas, frente a meios em que os mesmos apresentem passivação, constituindo séria limitação a presença de halogênios, pois estes 
destroem a passivação do ferro e aço inoxidável, especialmente os cloretos. De maneira simples, baseia-se na formação de uma 
película protetora nos materiais metálicos pela aplicação de uma corrente anódica externa. Esta corrente ocasiona a Polarização do 
Ânodo que se traduz na prática, por uma anulação de diferença de potencial da pilha de corrosão, causada pelo recobrimento do ânodo 
por um filme passivante. A proteção anódica pode ser utilizada em meios fortemente corrosivos como tanques de armazenamentos de 
ácido sulfúrico, trocadores de calor de aço inoxidável para ácido sulfúrico, indústria de polpa de papel e outras situações. 
 
13. Quais sãos os tipos de revestimento que servem para minimizar o processo de corrosão ? 
1. Revestimentos metálicos 
 Trata-se da aplicação de filmes metálicos sobre a superfície do metal. 
 Analisando os potenciais relativos do metal de cobertura e do metal base frente ao meio eletrolítico considerado podemos ter 
as situações seguintes: 
- Caráter Anódico: Quando o metal de cobertura apresenta maior potencial de oxidação que o metal base. 
- Caráter Catódico: Quando o metal de cobertura apresenta maior potencial de redução que o metal base. 
 A análise do caráter do revestimento metálico a ser aplicado é especialmente importante, pois todos os revestimentos 
preparados comercialmente apresentam porosidade em maior ou menor grau. 
 Além disso, tais revestimentos podem sofrer trincas ou rupturas durante o uso ou transporte. Assim, os metais ficam expostos 
ao meio agressivo, sofrendo corrosão o metal de cobertura ou o metal base em função do revestimento ser anódico ou 
catódico respectivamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Revestimentos não metálicos inorgânicos 
 Trata-se de substâncias inorgânicas formadas ou depositadas sobre a superfície metálica. Podem ser óxidos, cimentos, 
carbetos, nitretos, vidros, esmaltes vitrosos, porcelanas e outros. 
 Os óxidos, carbetos e nitretos são empregados geralmente para revestimentos que resistem a altas temperaturas. 
 Os revestimentos obtidos pela deposição de produtos de reação química que ocorrem entre o metal e um meio adequado, 
protegem o material metálico contra posterior ação agressiva. Assim, uma solução de ácido sulfúrico ataca o chumbo 
formando sulfato de chumbo que por ser insolúvel acaba protegendo o chumbo da ação do ácido. 
 Entre os processos mais usados para a obtenção de revestimentos inorgânicos estão a anodização, a cromatação e a 
fostatização. 
3. Revestimentos não metálicos orgânicos 
 Consiste na interposição de uma camada de natureza orgânica entre a superfície metálica e o meio corrosivo. Os principais 
revestimentos orgânicos são os seguintes: 
- Pintura industrial: é um revestimento, em geral orgânico, largamente empregado para o controle de corrosão em estruturas 
aéreas e, em menor escala, em superfícies enterradas ou submersas. O revestimento por pintura é empregado para estruturas 
submersas que possam sofrer manutenção periódica em dique seco, tais como navios, embarcações, bóias, etc. Só em casos 
especiais é empregado em estruturas enterradas, pela dificuldade de manutenção apresentada nestes casos. 
- Revestimento com borrachas: consiste o recobrimento da superfície metálica com uma camada de borracha, utilizando-se o 
processo de vulcanização. É um revestimento que pode assumir diversas durezas dependendo do tipo de borracha e do 
processo de vulcanização. Este revestimento é utilizado na indústria química em equipamentos e tubulações que trabalham 
com meios altamente corrosivos, especialmente ácidos. O tipo de borracha é selecionado em função destas características deagressividade.