Professor: Ednaldo de Santana Curso: Construção Naval

ELETROQUÍMICA e CORROSÃO

ELETROQUÍMICA

Introdução

A eletroquímica estuda o aproveitamento datransferência de elétrons entre diferentes substânciaspara converter energia química em energia elétrica evice-versa.

Pilhas: conversão espontânea de energia química emelétrica.

Eletrólise: conversão não espontânea de energiaelétrica em química.

ELETROQUÍMICA

Reações de oxirredução (redox)

São reações em que um ou mais elementos variam seu

estado de oxidação.

Em toda reação redox uma substância é oxidada e outra

reduzida.

O agente redutor é oxidado.

O agente oxidante é reduzido.

2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)

0 0+1 -2

ELETROQUÍMICA

Oxidação = perda de elétrons → Nox aumenta.

Zn0 → Zn2+ + 2 e-

Nox → 0 +2

H2O → 2 H+ + ½ O2 + 2 e-

Nox → −2 0

Redução = ganho de elétrons → Nox diminui.

Cu2+ + 2 e- → Cu0

Nox → +2 0

2 H2O + 2 e- → H2 + 2 OH-

Nox → +1 0

ELETROQUÍMICA

Agente Redutor: sofre oxidação.

H2O → 2 H+ + ½ O2 + 2 e-

Nox → −2 0

Sofre oxidação: O → Redutor: H2O

Agente Oxidante: sofre redução.

2 H2O + 2 e- → H2 + 2 OH-

Nox → +1 0

Sofre redução: H → Oxidante: H2O

ELETROQUÍMICAPotenciais de Eletrodo (E)

Reação Zn + Cu2+:

Zn2+ + 2 e- → Zn0 Eo = −0,76 V

Cu2+ + 2 e- → Cu0 Eo = +0,34 V

Reação espontânea:

Oxi: Zn0 → Zn2+ + 2e-

Red: Cu2+ + 2e- → Cu0 .

Global: Zn0 + Cu2+ → Zn2+ + Cu0

ELETROQUÍMICA

Reação Cu + Ag+:

Cu2+ + 2 e- → Cu0 Eo = +0,34 V

Ag+ + 1 e- → Ag0 Eo = +0,80 V

Reação espontânea:

Oxi: Cu0 → Cu2+ + 2e-

Red: 2 Ag+ + 2e- → 2 Ag0 .

Global: Cu0 + 2 Ag+ → Cu2+ + 2 Ag0

ELETROQUÍMICA

Células voltaicas

Usam a energia liberada em uma reação redox

espontânea para realizar trabalho elétrico.

O elétrodo onde ocorre oxidação é chamado ânodo.

O elétrodo onde ocorre redução é chamado cátodo.

ELETROQUÍMICA

PILHA:

É UM DISPOSITIVO EM QUE UMA REAÇÃO

DE OXIDORREDUÇÃO ESPONTÂNEA GERA

ENERGIA ELÉTRICA.

A primeira pilha foi criada em 1800, por

Alessandro Volta, que utilizava discos de

cobre e zinco, separadas por algodão

embebido em solução salina.

Os discos foram chamados de eletrodos,

sendo que os elétrons saiam do zinco

para o cobre, fazendo uma pequena

corrente fluir.

ELETROQUÍMICA

Em 1836, John Frederick Daniell

construiu uma pilha com eletrodos

de cobre e zinco, mas cada

eletrodo ficava em uma cela

individual, o que aumentava a

eficiência da pilha, pois ela tinha

um tubo que ligava as duas cubas,

este tubo foi chamado de Ponte

salina Esta pilha ficou conhecida

como Pilha de Daniell.

ELETROQUÍMICA

Eletrólise

Consiste em utilizar-se de energia elétrica para fazer com

que reações redox não espontâneas ocorram.

Ocorrem em células eletrolíticas, que consistem de dois

elétrodos em um sal fundido ou em uma solução, com uma

fonte de corrente elétrica agindo como uma bomba de

elétrons puxando-os no ânodo e empurrando-os no cátodo.

ELETROQUÍMICA

CORROSÃO

• Como escolher o material?

• Material ideal menor custo; aplicação adequada

– Se metal Menor suscetibilidade à corrosão

Principais observações:

Buscar meios para Evitarcondições de corrosão severa

Utilizar técnicas adequadas de proteção dos materiais contra a corrosão

DEFINIÇÃO

– Deterioração de um material pela reação com o meio,

seja o material metálico ou não.

– Reação de um material metálico com seu meio, o

metal sendo convertido a um não-metal.

– Ataque da superfície metálica quando metais são

expostos a meios reativos.

CORROSÃO

DEFINIÇÃO ABRANGENTE

Transformação dos materiais metálicos pela

ação química ou eletroquímica do meio, a

qual pode estar, ou não associada uma ação

física.

CORROSÃO

POR QUE ACONTECE A CORROSÃO?

• Minério metal (metalurgia)

– consumo de energia

– termodinamicamente

desfavorável

• Metal minério (corrosão)

– liberação de energia

– termodinamicamente favorável

CORROSÃO

Mecanismos causadores de falhas em plantas industriais

CORROSÃO

MECANISMOS DA CORROSÃO• Variáveis

– Material metálico – composição química, presença deimpurezas, processos de obtenção, tratamentostérmicos e mecânicos, estado da superfície, forma,união de materiais, contato com outros metais

– Meio corrosivo – composição química, concentração,impurezas, pH, teor de oxigênio, pressão, sólidossuspensos

– Condições operacionais – solicitações mecânicas,movimento relativo entre material metálico e meio,condições de imersão no meio (total ou parcial), meiosde proteção contra corrosão, operação contínua ouintermitente

CORROSÃO

PRINCIPAIS MEIOS CORROSIVOS

Atmosfera (poeira, poluição, umidade,

gases:CO, CO2, SO2, H2S, NO2,...)

Água (bactérias dispersas: corrosão

microbiológica; chuva ácida, etc.)

Solo (acidez, porosidade)

Produtos químicos

Um determinado meio pode ser extremamente agressivo,

sob o ponto de vista da corrosão, para um determinado material e

inofensivo para outro.

CORROSÃO

PRINCIPAIS MEIOS DE PROTEÇÃO CONTRA A

CORROSÃO

• PINTURAS OU VERNIZES

• RECOBRIMENTO DO METAL COM OUTRO METAL MAIS

RESISTENTE À CORROSÃO

• GALVANIZAÇÃO: Recobrimento com um metal mais

eletropositivo (menos resistente à corrosão)

• PROTEÇÃO ELETROLÍTICA OU PROTEÇÃO CATÓDICA

CORROSÃO

PINTURAS OU VERNIZES

• Objetivo

– Separar o metal do meio

Exemplos: Primer em aço (Zarcão)

CORROSÃO

RECOBRIMENTO DO METAL COM OUTRO METAL

MAIS RESISTENTE À CORROSÃO

• Separa o metal do meio.

• Exemplo: Cromagem,

Niquelagem,revestimento

de arames com Cobre, etc.

CORROSÃO

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