A Corrosão dos Metais

Universidade Federal de Minas Gerais

Alunos: Flávia de Noronha Fernandes

  Fernando Thomaz Ferreira

  Guilherme Beggiato Cançado

Professora: Michele F. de Oliveira (Turma S1C)

Data da experiência: 21/05/2013

Corrosão

Introdução

        A corrosão dos metais é um processo natural em que o metal é deteriorado por meio de reações de oxidorredução entre ele e agentes naturais, principalmente o oxigênio do ar.[1]

Esse processo causa grandes prejuízos econômicos e sociais, pois traz danos às estruturas de edifícios, carros, pontes, navios, etc. Além de as pessoas perderem alguns de seus bens materiais, torna-se necessário que a indústria produza mais desses metais apenas para substituir os que foram danificados. Por exemplo, no caso do ferro, a ferrugem provoca a perda de bilhões de dólares no mundo inteiro; 20% do ferro é produzido para substituição.[1]

A corrosão ocorre porque os metais, com exceção do ouro e da platina, possuem potenciais de oxidação maiores que os do oxigênio. Dessa forma, eles perdem elétrons para o oxigênio presente no ar – o que causa desgaste na superfície do metal e pode até mesmo levar à sua destruição.[2]

A prata, o alumínio e o cobre não têm a sua corrosão muito intensa, porque ao se oxidarem eles naturalmente formam uma espécie de película protetora que impede que o restante do material sofra a corrosão. Já o ferro enferruja, formando Fe2O3. 3 H2O, que vai se soltando e expondo continuamente o ferro metálico à condição ambiente. Desse modo, a corrosão prossegue até a total deterioração da peça. Assim, foram desenvolvidos métodos de proteção para o ferro e o aço, como as seguintes:[3]

• Revestimento: pode-se impedir o contato do ferro com o oxigênio do ar por muitos anos, aplicando-se uma camada de tinta protetora ou de estanho, como é o caso da folha de Flandres usada em enlatados. 
• Galvanoplastia: recobre-se o metal com outro denominado “de sacrifício”, porque é ele que será oxidado no lugar do ferro (ele tem menor potencial de redução que o material protegido). Esse metal de sacrifício perde elétrons para o ferro mantendo-o protegido mesmo se a superfície for arranhada e o ferro ficar exposto ao ar.
• Aço inoxidável: o aço (liga de ferro e carbono) se torna inoxidável ao misturá-lo com outros metais, como o crômio, níquel, vanádio e tungstênio.[3]

        Objetivo

        Objetiva-se, a partir de experimentos que envolvem a corrosão úmida do ferro, compreender como a composição, a concentração, o pH ou outras características do meio corrosivo influenciam na reação de corrosão. Além disso, pretende-se identificar meios de proteger o ferro da corrosão e entender como e por que ocorre tal proteção.

1)  Corrosão do Ferro na Atmosfera

        

Procedimento: Colocou-se um pedaço de palha de aço no fundo de uma proveta e esta foi preenchida com água, até que água penetrasse na malha da palha de aço. Emborcou-se a proveta em um copo com água e deixou-se o ar penetrar cerca de 10 cm. Marcou-se o nível de água na proveta e, após uma semana, observou-se o resultado.

 

Resultados e discussão: Percebeu-se que a palha de aço havia sido enferrujada, devido à sua coloração alaranjada (característica do íon Fe3+), indicando a ocorrência da reação:

2Fe(g) + H2O (l) + 3/2 O2 (g)                   Fe2O3(aq) + H2O(l)[pic 1]

Em relação ao nível da água na proveta, tinha-se inicialmente a água no nível  de (20,0 0,05)cm. Após uma semana o volume passou a ser de (16,5 0,05)cm. Ou seja, a água subiu de nível em relação a palha de aço. Isso pode ser explicado pelo fato do ar dentro da proveta ter sido consumido na reação, fazendo com que a pressão dentro da proveta fosse menor que a pressão exterior. Isso fez com que mais água entrasse na proveta par que as pressões passassem a ser iguais novamente.

2) Corrosão Úmida do Ferro

Procedimento: Nove pequenos pregos limpos foram mergulhados nas seguintes soluções, e observou-se o resultado após uma semana.

Tubo 1: água de torneira;

Tubo 2: HCl p.a. diluído (3 mol/L)

Tubo 3: HCl p.a.  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 a lâmina de ferro

Resultados e discussão:         

3) Corrosão na Linha D’água

Procedimento :  Mergulhou-se parcialmente um prego de ferro em água de torneira (tubo 1) e outro prego em NaCl a 5% (tubo 2). Tampou-se os dois tubos de ensaio e observou-se, após uma semana, a corrosão nas partes acima e abaixo da linha d’água.

Resultados e discussão:

Tubo 1) Obsevou-se a formação de um precipitado laranja, característico do íon Fe3+, que indica formação de ferrugem, segundo a equação: Fe(g) + H2O (l) + ½ O2 (g)  🡪   Fe(OH)3(aq).

Tubo 2) Observou-se uma solução azulada, com a formação de um precipitado preto. A colororação azul se deve à formação do cloreto de ferro (II), FeCl2, que é solúvel em água. Enquanto a cor preta se deve ao composto Fe3O4.

         Em ambos os tubos há diferença na concentração de oxigênio, sendo a parte superior mais aerada e a inferior menos aerada. Essa diferença origina uma diferença de potencial, sendo a parte exposta ao ar o catodo da reação, e a parte interna, o anodo. Assim conclui-se que a oxidação (corrosão) do ferro ocorre mais intensamente na linha d’água, pois essa região detém maior quantidade de oxigênio e água, os principais responsáveis pela corrosão úmida do ferro.