A Polarização do Eletrodo

Universidade Estadual de Santa Cruz – UESC Engenharia Química[pic 1]

Docente: Vera Rosa Capelossi Discente: Thaís Amorim dos Santos

Experimento: Polarização do eletrodo.

Thaís Amorim dos Santos1, Dr. Haroldo de Araújo Ponte2, Nayara Almeida 3, Enio Pazini Figueiredo4

1. Introdução

Os metais apresentam propriedades tendenciosas para sofrer o processo corrosivo, porém, eles sofrem corrosão em baixa velocidade. No momento em que um eletrodo se encontra em estado de equilíbrio a corrente para a superfície ou a partir dela é nulo. Processos podem apresentar velocidades diferentes, porém, se entre um metal e seu íon houver uma comparação em que a velocidade de dissolução do metal atinja um valor maior que a redução do íon, este material será carregado por cargas formando uma dupla camada elétrica na superfície metálica.[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

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Fig. 1. Ilustração da superfície metálica carregada por íons negativos.

A dupla camada elétrica (DCE) é formada a partir da presença dos co-ions em sua superfície, onde é possível notar que em uma das camadas apresenta excesso de carga negativo, e por consequência, uma outra de carga positiva. Portanto, as cargas opostas e cargas semelhantes ocasionam um balanço dinâmico de cargas que podem ser associados ao fenômeno de agitação gerado a dupla camada.

Geralmente, há duas regiões que dão origem,

Interna: Onde possivelmente os íons adsorvidos podem estar incluídos;

Difusa: Onde os íons estão distribuídos de acordo com movimento térmico e a forças elétricas que estão influenciando o meio.

Há um campo elétrico criado em relação a interface que reduz a corrente entre as regiões que ocorre a deposição tornando a velocidade iguais novamente, ou seja, o equilíbrio. Esta distribuição de cargas na interface solução- metal dá origem a uma diferença no potencial elétrico (com relação ao eletrodo de referência). Este valor de potencial é também chamado de potencial de equilíbrio.2 Na condição de equilíbrio em que a dupla camada dispõe, é o momento em que pode se estabelecer um potencial de equilíbrio ou reversível caracterização a reação de um eletrodo.1 Potencial de equilíbrio é o que se estabelece a partir de uma situação de equilíbrio entre duas tendências: a dos átomos metálicos, em deixar o metal e passar para a dissolução, ionizando-se e hidratando-se, e a dos cátions, em depositar-se sobre o metal. A esse equilíbrio dinâmico é correspondido uma densidade de corrente de intercâmbio, equivalente à velocidade de dissolução anódica ou de depósito de cátions, segundo a Lei de Faraday 4. No momento em que há interferência de um potencial externo é comum dizer que o eletrodo sofreu polarização.

1. Objetivo

• Explicar a célula eletroquímica;
• Determinar o potencial de corrosão (Ecorr)
• Levantar as curvas de polarização de Tafel.
• Traçar e determinar icorr através das curvas de polarização.
• Traçar e determinar as constantes de Tafel catódica e anódica.
• Calcular a densidade de corrente utilizando a equação de Butler-Volmer.
• Analisar o que ocorre na curva anódica e o que ocorre na curva catódica.

1. Procedimento experimental

• Montar uma célula eletroquímica de três eletrodos.
• Medir o potencial de circuito aberto;

- O potencial de circuito aberto (OCP) deve ser estabilizado antes de começar os ensaios. O OCP é a diferença de potencial quando levamos em consideração a análise do eletrodo de referência. Há uma associação entre o OCP e o potencial de corrosão, portanto, notase que quanto maior for o OCP mais nobre é o material sendo este mais restrito ao sofrer corrosão.

• Levantar as curvas de polarização;
• Observar e analisar o que ocorre;
• Anotar os tempos de imersão, ou seja, após quanto da montagem da célula, obteve-se os dados.

1. Materiais e métodos

1. Materiais

Material:	Potenciostato	Célula eletroquímica
Função:	Simulador do processo de corrosão.	Local onde ocorre todo o processo.

Composição da célula eletroquímica

Eletrodo de trabalho (aço carbono) - É o material escolhido como amostra e sofre a oxidação da reação.

Eletrodo de referência (prata-cloreto de prata) - Controla o potencial do eletrodo de amostra escolhido.

Contra eletrodo (material inerte fio de titânio revestido por ródio) -Sua polaridade será contraria ao eletrodo de trabalho, consequentemente sofre a redução da reação.

Eletrólito – Meio corrosivo.

1. Métodos

A metodologia aplicada no o processo é analisado por meio de ensaios eletroquímicos o teor corrosivo, onde:

• Inicialmente, separou-se os eletrodos e eletrólito para o processo;
• Antes de iniciar o ensaio é necessário que o potencial de circuito aberto esteja em equilíbrio;
• Ajustar os eletrodos e eletrólito dentro da célula eletroquímica;
• Conectar a célula eletroquímica ao potenciostato;
• É necessário colocar a célula eletroquímica dentro de uma gaiola de Faraday; • Os valores obtidos serão analisados por um software, neste caso, NOVA;

obs: Observe a posição do contra-eletrodo e cuidado, os fios condutores apresentam nomes específicos. Por exemplo: ‘’eletrodo de trabalho’’ ou ‘’ contra eletrodo’’.

1. Discussão sobre os objetivos dados:

Explicar a célula eletroquímica:

• A partir do conhecimento científico adquirido, sabe-se que a célula eletroquímica é um dispositivo que por sua vez é capaz de gerar energia elétrica, seja ela por reações químicas (espontânea) ou através de um gerador de energia externo. É necessário que a célula fique dentro de uma espécie de gaiola, conhecida como gaiola de Faraday onde espera-se que não sofra nenhum tipo de interferência externa.

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Fig. 2 - Momento em que há interferência de um campo elétrico externo e a gaiola de Faraday

No experimento atual, a célula eletroquímica é um recipiente contendo os seguintes materiais:

• Eletrodo de trabalho: Um pedaço de aço-carbono 1008 em formato quadrangular, seu potencial será medido, e o seu valor depende, portanto, da concentração do analito. Este eletrodo é o material que sofrerá a oxidação, conhecido como agente redutor. O aço – carbono 1008 é um metal que apresenta baixa resistência corrosiva.

• Eletrodo de referência: O eletrodo de referência da célula eletroquímica deve possuir potencial conhecido, constante, independente da composição do analito, onde pode-se determinar a diferença de potencial de um sistema de interesse. Usado o eletrodo de prata-cloreto de prata. Prata – cloreto de prata possui potencial em relação ao padrão (hidrogênio) de 0,197 V.

• Contra – eletrodo: Este material deve apresentar um tamanho maior do que o da amostra escolhida pois é por onde flui a corrente medida3. Sua polaridade será contraria ao eletrodo de trabalho, consequentemente sofre a redução da reação. Necessariamente deve ser um material inerte. Usado um fio de titânio revestido por ródio.

Para que esse conjunto de elementos sejam montados na célula eletroquímica, o eletrodo de trabalho (aço-carbono) é colocado no centro da célula onde posteriormente o eletrólito