4 - Corrosão uma oxidação indesejável
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2- Degradação dos metais 2.1. Corrosão: uma oxidação indesejável 2.1.1. Metais de transição e a variedade de números de oxidação
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2- Degradação dos metais
2.1. Corrosão: uma oxidação indesejável2.1.1. Metais de transição e a variedade
de números de oxidação
2.1.1. Os metais de transição e a variedade de
números de oxidação
Estados de oxidação de alguns elementos de transição. A vermelho estão os estados de oxidação mais vulgares de cada metal.Fonte: manual
Como não é necessária grande quantidade de energia para
converter um estado de oxidação noutro, pois as orbitais 3d e
4s têm energias muito próximas, os metais de transição são
facilmente oxidados e reduzidos.
2.1.2. A corrosão como uma reação de oxidação-
redução
Os metais, com a exceção do ouro e da platina, encontram-se
na natureza na forma de óxidos, sulfuretos, hidróxidos (são as
suas formas mais estáveis). Assim, para se obter o metal puro
tem de se fazer a sua extração gastando-se muita energia.
Pirite (FeS2)Fonte: www.wikienergia.pt
Hematite (Fe2O3)Fonte: www.wikipedia.pt
Calcopirite (CuFeS2)Fonte: www.wikipedia.pt
2.1.2. A corrosão como uma reação de oxidação-
redução
Muitas vezes, em certos ambientes, os metais têm a
oportunidade de se combinarem com outros elementos e
voltam à sua forma original, mais estável.
Fonte: manual
2.1.2. A corrosão como uma reação de oxidação-
redução
A maior parte dos metais corrói-se em contacto com o ar
húmido, com ácidos, bases, sais, iões cloreto,…
Fonte: manual
2.1.3. A importância do meio nas reações de
oxidação-redução: o caso da ferrugem
Quando o metal está exposto a uma solução eletrolítica
(solução com iões dissociados) irão existir duas zonas:
Superfície de um metal.Fonte: manual
Zonas onde ocorre a oxidação (são libertados eletrões do metal): Ânodos (polos negativos)
Zonas onde ocorre a redução (são consumidos os eletrões libertados na oxidação): Cátodos (polos positivos)
2.1.3. A importância do meio nas reações de
oxidação-redução: o caso da ferrugem
Reação anódica =>
É identificada pela dissolução do metal (o que pode
originar produtos iónicos solúveis ou compostos do
metal insolúveis, geralmente óxidos)
Reação Catódica
=>
Depende das espécies presentes na solução: as
reações catódicas típicas são a redução do oxigénio
dissolvido ou a redução da água para produzir
hidrogénio.
𝑒𝑞 .1 :𝐹𝑒 (𝑠 )⟶𝐹𝑒2+¿ (𝑎𝑞 )+2𝑒−¿
𝑒𝑞 .2:𝑂2 (𝑔 )+2𝐻 2𝑂 (𝑙 )+4𝑒−⟶4𝐻𝑂−(𝑎𝑞)
𝑒𝑞 .3:𝑂2 (𝑔 )+4𝐻+¿(𝑎𝑞 )+4𝑒−⟶ 2𝐻2𝑂 (𝑙) ¿
𝑒𝑞 .4 :2𝐻+¿(𝑎𝑞 )+ 2𝑒−⟶𝐻2 (𝑔)¿
<= reação catódica em pH próximo do
neutro
<= reação catódica em meios
ácidos
2.1.3. A importância do meio nas reações de
oxidação-redução: o caso da ferrugem
A reação de oxidação do ferro:
• Em meio neutro (eq. 1 + eq 2):
• Em meio ácido (eq.1 + eq.4):
𝑒𝑞 .1 :𝐹𝑒 (𝑠 )⟶𝐹𝑒2+¿ (𝑎𝑞 )+ 2𝑒−¿
𝑒𝑞 .2:𝑂2 (𝑔 )+2𝐻 2𝑂 (𝑙 )+4𝑒−⟶4𝐻𝑂−(𝑎𝑞)
𝑒𝑞 .1 :𝐹𝑒 (𝑠 )⟶𝐹𝑒2+¿ (𝑎𝑞 )+ 2𝑒−¿
𝑒𝑞 .4 :2𝐻+¿(𝑎𝑞 )+ 2𝑒−⟶𝐻2 (𝑔)¿
2.1.3. A importância do meio nas reações de
oxidação-redução: o caso da ferrugem
Mecanismos de corrosão do ferro.Fonte: manual
O ião Fe2+ é oxidado pelo dioxigénio presente na água, originando
o ião Fe3+ , sob a forma Fe2O3.XH2O (ferrugem).
2.1.3. A importância do meio nas reações de
oxidação-redução: o caso da ferrugem
Efeito polarizador.Fonte: manual
Se o pH do meio for elevado origina-se hidrogénio gasoso:
À medida que aumenta a produção de H2,
este fica na superfície do metal forma uma
fina camada de gaz que inibe a corrosão.
Se houver quantidade suficiente de
oxigénio dissolvido a este efeito pode ser
minimizado:
2.1.3. A importância do meio nas reações de
oxidação-redução: o caso da ferrugem
A influência do pH do meio
Influência do pH do meio na velocidade de corrosão Fonte: manual
Os seguintes gráficos mostram a variação da velocidade da reação
de corrosão em função do pH do meio.
2.1.3. A importância do meio nas reações de
oxidação-redução: o caso da ferrugem
A influência do pH do meio
Conclusões:
• Não há relação igual para todos os metais;
• Nos casos do ferro, o aço, do alumínio, do zinco e do estanho a
velocidade de corrosão aumenta para valores muito baixos e
para valores muito altos;
• As equações químicas destas reações podem conter iões H+ ou
iões HO-;
• Os produtos da reação podem variar conforme o pH do meio.
2.1.3. A importância do meio nas reações de
oxidação-redução: o caso da ferrugem
Acerto de equações de oxidação-redução em meio
ácido
Nestas situações temos de ter em conta a presença de H+ e
H2O
Exemplo:
(aq)
2.1.3. A importância do meio nas reações de
oxidação-redução: o caso da ferrugem
Acerto de equações de oxidação-redução em meio
ácido
Nestas situações temos de ter em conta a presença de H+ e
H2O
Exemplo:
(aq)
2.1.3. A importância do meio nas reações de
oxidação-redução: o caso da ferrugem
Acerto de equações de oxidação-redução em meio
básico
Nestas situações temos de ter em conta a presença de HO-
e H2O
Exemplo:
𝐶𝑟 ¿
2.1.3. A importância do meio nas reações de
oxidação-redução: o caso da ferrugem
Acerto de equações de oxidação-redução em meio
básico
Nestas situações temos de ter em conta a presença de HO-
e H2O
Exemplo:
𝐶𝑟 ¿
Exercícios pág. 51
Exercícios pág. 51
Exercícios pág. 51
Exercícios pág. 51
