Corrosão em meio eletrolítico

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CORROSÃO III – INFLUÊNCIA DO MEIO ELETROLÍTICO
C. C. F. de FREITAS1, I. J. M. de PRAXEDES1, L. A. F. FREITAS1, M. A. de SOUZA NETO1, M. T. de O. BRITO1
	
1 Universidade Federal Rural do Semiárido, Departamento de Ciência e Tecnologia
E-mails para contato: caiocesarfreitas10@hotmail.com; jonathanrn1@hotmail.com; lucasamorimf@gmail.com; souzaneto25@hotmail.com; matheusthomasfg@gmail.com.
RESUMO – No meio corrosivo, uma das grandes variáveis do processo de corrosão encontra-se nos meios reativos da atmosfera, nas águas naturais, no solo, em dejetos industriais, nos produtos químicos, nos alimentos, nos solventes orgânicos, nas madeiras e nos polímeros em geral. A corrosão depende fundamentalmente das condições do meio eletrólito, como pode ser percebido nos experimentos, nos quais os que tinha sais no meio eletrolítico sofre corrosão mais facilmente que os demais, assim, como os que continha um caráter básico tiveram o processo de corrosão mais retardado.
 Palavras chaves: Corrosão, Oxidação do ferro, Influência dos meios eletrólitos.
	
	 
LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA
1. INTRODUÇÃO
A maioria dos materiais metálicos sofrem algum tipo de interação com ambientes diversos. Essas interações devem ser levadas em consideração na hora de escolher o material adequado para um projeto qualquer, a fim de garantir a integralidade de seus componentes. Essa atenção se dá devido o comprometimento da utilidade do material como resultado da deterioração das suas propriedades mecânicas. As industrias continuam a ter esse desafio, porém nos dias atuais as formas de proteção, que tentam fazer a prevenção completa ou pelo menos a minimização das perdas, foram bem mais expandidas. 
Os mecanismos corrosivos são muitos diversos para o grande acervo de materiais. O problema da deterioração metálica apresenta proporções significativas. Em termos econômicos, foi estimado que aproximadamente 5% da receita de um país industrializado são gastos na prevenção da corrosão e na manutenção ou na substituição de produtos perdidos ou contaminados como resultado das reações de corrosão. Isso sem falar dos acidentes ou perdas de vidas humanas provocadas por contaminações, poluição e falta de segurança dos equipamentos (Merçon et al., 2004).
Uma vez que a corrosão acontece por uma reação química, a velocidade com a qual acontece dependerá, até certo ponto, da temperatura e da concentração das espécies envolvidas. Existem também outros fatores, como é o caso dos esforços mecânicos e a erosão, que também contribuem para que ocorra corrosão. Geralmente, os metais são corroídos pelo efeito da água e da atmosfera, portanto, os sais e outras espécies (principalmente as iônicas) tem grande importância nos processos corrosivos. Por exemplo, a acidez devido à presença de outros reagentes tem um papel fundamental na corrosão dos metais, logo, o ambiente ao qual o metal está exposto pode acarretar uma série de problemas caso não haja um estudo preventivo.
Nas informações supracitadas, pode-se afirmar que os diversos meios eletrólitos oferecem um papel significativo no estudo corrosivo, e influenciam de fato tanto na velocidade com que ocorre, como na forma em que acontece. O experimento foi realizado com pregos de ferro imersos em diferentes eletrólitos nos tubos de ensaios, já nos outros casos, os eletrodos foram os mesmos, porém com corrente impressa variando apenas os meios eletrolíticos.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1. MATERIAIS
Material: Utilizou-se pregos de ferro, fonte de corrente contínua, fitas de PH e tubos de ensaios.
Reagentes: Os reagentes utilizados foram água e soluções de KCl 1M (Cloreto de potássio), de CH3COOH 1M (ácido acético), de NaOH 1M (Hidróxido de sódio), de HCl 1M (Ácido clorídrico), de H2SO4 1M (Ácido sulfúrico), de NaCl 10% (Cloreto de sódio), de NaCl 1M (Cloreto de sódio), e de Na2CO3 1M (carbonato de sódio).
2.2. MÉTODOS
· ETAPA 1 
No tubo A, adicionou-se 5mL de Hidróxido de sódio 1M, e colocou-se um prego previamente limpo no tubo.
No tubo B, foi colocado 5mL de Carbonato de sódio 1M, em seguida, o prego foi colocado tubo.
No tubo C, colocou-se 5mL de Cloreto de sódio 1M, e após, o prego limpo.
No tubo D, foi colocado 5mL de Ácido clorídrico 1M, colocou-se também o prego previamente limpo.
No tubo E, foi adicionado 5mL de Cloreto de Potássio 1M, foi adicionado também o prego no tubo.
No tubo F, adicionou-se 5mL de Ácido sulfúrico 1M, o prego também foi adicionado.
Por fim, no tubo G, colocou-se também, 5mL de Ácido acético 1M e o prego previamente limpo.
O PH dessas substâncias foi medido utilizando-se fitas de PH. Uma fita foi colocada em cada tubo (de A a G), e pela cor presente na mesma, determinou-se o PH presente em tal tubo com solução, definindo-se a substância em ácida, neutra ou alcalina. 
Havia sido feito 24 horas antes, por técnicos do laboratório, esse mesmo experimento, para ser possível a visualização dos tubos 1 dia após as reações. As mudanças foram observadas, preenchendo-se a Tabela 1 (de resultados).
Para a finalização, foi colocado duas gotas de Ferricianeto de potássio 0,1M em todos os tubos de ensaio. Em um novo tubo, o H, colocou-se 1mL de Sulfato de ferro (FeSO4), junto com uma gota de Ferricianeto de Potássio 0,1M. Analisou-se o resultado obtido do tubo H e comparou-se com todos os outros tubos que continham os pregos. Com isso, preencheu-se a tabela 1 com os resultados.
· ETAPA 2
Adicionou-se 40mL de água em um béquer com capacidade de 100mL. Colocou-se os eletrodos de ferros nos polos positivo e negativo da fonte de corrente contínua, em seguida, colocou-se os eletrodos na água e ligou-se a fonte. Mexeu-se esses eletrodos por dois minutos, porém, observou-se que nada havia acontecido.
· ETAPA 3
Adicionou-se 40mL de Cloreto de sódio 10% em um béquer com capacidade de 100mL. Ligou-se novamente o circuito com os eletrodos de ferro e os colocou-se na solução. Esperou-se por 2 minutos com a fonte ligada, após este tempo passado, desligou-se o circuito e a solução foi agitada. Por fim, observou-se o que aconteceu.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Parte I
Na Tabela 1 estão apresentadas algumas características das soluções preparadas nos procedimentos após o contato com os pregos.
Tabela 1. Resultados obtidos após as reações.
	Tubo
	pH
	Caráter
	Observação 1I
	Observação 2II
	A
	
	Básico
	Sem variações aparentes.
	Cor amarelo-verde
	B
	
	Básico
	Sem variações aparentes.
	Cor amarelo-verde
	C
	
	Ácido
	A solução ficou alaranjada, havendo corrosão com formação de precipitado.
	Cor amarelo-verde em toda a solução
	D
	
	Ácido
	Corrosão do prego, com formação de bolhas e mudança no aspecto da solução.
	Cor azul escuro
	E
	
	Ácido
	Sem variações aparentes.
	Cor amarelo-verde
	F
	
	Ácido
	Corrosão do prego, com formação de bolhas e mudança no aspecto da solução.
	Cor azul escuro
	G
	
	Ácido
	Formação de algumas bolhas na superfície do prego.
	Cor azul escuro
I - O que foi observado antes de adicionar o ferricianeto de potássio aos tubos.
II - O que foi observado após adicionar o ferricianeto de potássio aos tubos.
No Tubo A não ocorreu corrosão aparente, devido ao meio eletrolítico ser uma base e conter grande concentração de OH-, fator que dificulta a oxidação do ferro. Como evidencia as imagens a seguir.
Figura 3. Tubo A após 24h e adição do K3Fe(CN)6.
Figura 2. Tubo A após 24h.
Figura 1. Tubo A assim que se preparou a solução.
No Tubo B houve oxidação do ferro, porém de forma não tão aparente pois, apesar de tem um sal contido no seu meio (o que facilitaria a corrosão devido ao fato de aumentar a condutividade), o carbonato de sódio retarda o processo corrosivo por ter um caráter básico, isso se dar devido ao fato de que quando em solução aquosa há uma hidrolise básica sofrida pelo ânion carbonato. As figuras a seguir mostram ocorrido. 
Figura 4. Tubo B assim que se preparou a solução.
Figura 5. Tubo B após 24h.
Figura 6. Tubo B após 24h e adição do K3Fe(CN)6.
No Tubo C ocorre uma pequena corrosão devido ao NaCl facilitar a reação de oxirredução, porser um sal e possuir um maior grau de condutividade. A seguir estão as imagens deste experimento.
Figura 9. Tubo C após 24h e adição do K3Fe(CN)6.
Figura 8. Tubo C após 24h.
Figura 7. Tubo C assim que se preparou a solução.
No Tubo D houve oxidação do ferro, pois em meio ácido é liberado íons H+ fazendo uma reação redox e, dessa forma, o Fe oxida, ou seja, sofre a corrosão, enquanto há formação de H2 que pode ser percebida na superfície do ferro, como mostra as imagens a seguir.
Figura 12. Tubo D após 24h e adição do K3Fe(CN)6.
Figura 11. Tubo D após 24h.
Figura 10. Tubo D assim que se preparou a solução.
No Tubo E, assim como no Tubo C, ocorre uma pequena oxidação, pelo fato do meio eletrolítico ser uma solução com sal (KCl), fator que aumenta a condutividade da reação e facilita a oxidação do ferro, como mostra as imagens a seguir.
Figura 13. Tubo E assim que se preparou a solução.
Figura 15. Tubo E após 24h e adição do K3Fe(CN)6.
Figura 14. Tubo E após 24h.
No Tubo F que contém ácido sulfúrico (H2SO4) no meio eletrolítico foi observado que ocorreu uma corrosão no prego, pois encontrou uma grande quantidade de precipitado preto, visto também que essa solução tem uma grande concentração de H+ que contribuem para que o Fe oxide, como também haja a formação de H2. Como mostra as imagens a seguir.
Figura 18. Tubo F após 24h e adição do K3Fe(CN)6.
Figura 17. Tubo F após 24h.
Figura 16. Tubo F assim que se preparou a solução.
No Tubo G também ocorre corrosão, por conter um ácido no meio eletrolítico (CH3COOH), o que facilita a corrosão do ferro, devido à grande concentração de H+, o que também forma H2. Como mostra as imagens a seguir.
Figura 19. Tubo G assim que se preparou a solução.
Figura 20. Tubo G após 24h.
Figura 21. Tubo G após 24h e adição do K3Fe(CN)6.
O Tubo de ensaio H em que foi colocado o 1 mL de solução FeSO4 e uma gota de ferricianeto de potássio 0,1M (K3Fe(CN)6), serviu como comparação para os demais tubos, para que pudesse fazer uma análise do aspecto de soluções que realmente vieram à oxidar.
Figura 22. Tubo H após a adição do K3Fe(CN)6.
Parte II
Nesta parte do experimento foi realizada corrosão por corrente impressa no meio eletrolítico que seria a água destilada, observou-se que nada ocorreu, isso se deu ao fato de que na água destilada não há sais, fator que colabora para que não haja a corrosão material. Dessa forma, pode ocorrer a corrosão do ferro, porém esta se dará muito lentamente, como pode ser evidenciada nas imagens a seguir
Figura 23. Início da corrosão do ferro na água destilada por corrente impressa.
Figura 24. Corrosão do ferro na água destilada por corrente impressa, após desligar o circuito.
Parte III
Neste experimento foi realizada a corrosão do ferro por corrente impressa sendo o meio eletrolítico uma solução de NaCl, dessa forma, pode-se observar a oxidação do ferro no ânodo, e uma intensa liberação de H2 no cátodo.
Semirreação no ânodo: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e-
Semirreação no cátodo: 2NaCl(aq) + 2H2O(l) + 2e- → 2NaOH(aq) + 2Cl-(aq) + H2(g)
Equação Global: Fe(s) + 2NaCl(aq) + 2H2O(l) → FeCl2(s) + 2NaOH(aq) + H2(g)
Pode-se perceber o depósito do FeCl2(s) nas imagens a seguir.
Figura 26. Corrosão do ferro na solução de NaCl por corrente impressa., após desligar o circuito.
Figura 25. Início da corrosão do ferro na solução de NaCl por corrente impressa.
4. CONCLUSÃO
Nessa aula experimental, foi possível analisar o processo corrosivo por diferentes tipos de meio oxidante e como age cada um deles no processo. Em algumas amostras, observou-se que as soluções em contato com o ferro mudaram de coloração, já outras soluções que tiveram o pH básico, não houve início de processo corrosivo até às 24 horas iniciais. Já nas amostras de soluções ácidas analisou-se que nas primeiras 24 horas, o processo de corrosão já tinha iniciado devido que o poder corrosivo do ácido ser bastante forte, além disso, houve mudança de coloração das soluções e a formação de precipitados.
Pode-se perceber a importância dessa prática, para que se possa observar experimentalmente como funciona a corrosão por meio de diferentes tipos eletrolíticos e levar em consideração como pode-se proteger os materiais do processo de corrosão. 
5. REFERÊNCIAS
GENTIL, V. Corrosão. LTC – Livros Técnicos e Científicos – Editora, 3ªedição, 1996, 345p. Cap. 1 e 2.
ASKELAND, D.R.; PHULÉ, P.P. Ciência e engenharia dos materiais. São Paulo: Cengage Learning, 2008. 
CALLISTER JR., W.D. Fundamentos da ciência e engenharia de materiais. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
MERCON, F.; GUIMARÃES, P.I.C.; MAINER, F.B. Corrosão: um exemplo usual de fenômeno químico. Química Nova na Escola, n. 19, p. 11-14, 2004.
ANEXO
PÓS-LABORATÓRIO
1.
Tubo B que continha Carbonato de sódio, onde o fluxo de elétrons era facilitando por ter sal no meio que faz aumentar sua condutividade.
Tubo C onde contem cloreto de sódio ocorreu oxidação pois um meio que contenha sal aumenta a condutividade elétrica, facilitando o fluxo de elétrons.
Tubo D contendo HCl, pois em meio ácido onde é liberado íons H+ fazendo uma reação redox e fazendo com que o Fe oxida, ou seja, sofre a corrosão.
Tubo E que contem cloreto de potássio (KCl) ocorreu uma pequena oxidação pelos mesmo motivos do tudo C, onde o sal faz com que aumente a condutividade do meio.
Tubo F que contem Ácido sulfúrico (H2SO4) foi observado que houve uma corrosão no prego, pois encontrou uma grande quantidade de precipitado preto, já que essa solução tem uma grande concentração de H+ que contribuem com que o Fe oxida.
Tubo G contendo Ácido acético (CH3COOH) também ocorreu corrosão, mas em pequena quantidade.
2.
Fe2+(aq) + 2e- → Fe(s) -0,44
Tubo A: Não reage
Tubo B: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e- || H2O(l) + 1/2 O2(g) + 2e- → 2OH-(aq)
Tubo C: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e- || H2O(l) + 1/2 O2(g) + 2e- → 2OH-(aq)
Tubo D: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e- || 2H+ + 2e- → H2(g)
Tubo E: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e- || H2O(l) + 1/2 O2(g) + 2e- → 2OH-(aq)
Tubo F: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e- || H2SO4(aq) + 2e- → SO2-(aq) + H2(g)
Tudo G: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e- || 2H+ + 2e- → H2(g)
Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s) +0,34
Tubo A: Não reage
Tubo B: Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e- H2O(l) + 1/2 O2(g) + 2e- → 2OH-(aq)
Tubo C: Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e- || H2O(l) + 1/2 O2(g) + 2e- → 2OH-(aq)
Tubo D: Não reage
Tubo E: Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e- || H2O(l) + 1/2 O2(g) + 2e- → 2OH-(aq)
Tubo F: Não reage
Tudo G: Não reage
Al3+(aq) + 3e- → Al(s) -1,66
Tubo A: Não reage
Tubo B: Al(s) → Al3+(aq) + 3e- || H2O(l) + 1/2 O2(g) + 2e- → 2OH-(aq)
Tubo C: Al(s) → Al3+(aq) + 3e- || H2O(l) + 1/2 O2(g) + 2e- → 2OH-(aq)
Tubo D: Al(s) → Al3+(aq) + 3e- || 2H+ + 2e- → H2(g)
Tubo E: Al(s) → Al3+(aq) + 3e- || H2O(l) + 1/2 O2(g) + 2e- → 2OH-(aq)
Tubo F: Al(s) → Al3+(aq) + 3e- || H2SO4(aq) + 2e- → SO2-(aq) + H2(g)
Tubo G: Al(s) → Al3+(aq) + 3e- || 2H+ + 2e- → H2(g)
3. Foi observado que o local que mais aconteceu a corrosão em maioria dos casos foi no corpo do prego, seguido nas regiões perto da cabeça. Os pregos são fabricados a partir do arame trefilado, e no processo lubrificantes sólidos chamados de sabões de trefila, que forma uma camada na superfície do arame que produz uma resistência contra a corrosão, assim fazendo com que os pregos nos tubos demorem mais para oxidarem.
Tabela 2. Potencial Padrão de redução de algumas reações.
Nota: Esses valores foram obtidos para o estado padrão, isto é, concentração 1 mol/L para espécies em solução e 1 atm para espécies gasosas a 25°C. Existem tabelas especializadas para outras condições.