Trabalho Corrosao

Instrues para a Preparao e Submisso de Trabalhos

REPRODUO DA EXPERINCIA DA GOTA SALINAGiovane Kniess, Matheus Boligon, Rosana Silvia Carvalho, Sidnei Metzner

Resumo: Este artigo tem como objetivo explicar o que vem a ser a corroso por meio da aerao diferencial. Para isto, fez-se necessrio no s a pesquisa do fenmeno na literatura, mas tambm a prtica atravs de um experimento chamado gota salina. A experincia consiste em adicionar solues de NaCl, ferrocianeto de potssio e fenolftalena, estes ltimos so indicadores de indicadores de ons ferrosos (colorao azul) e ons de hidroxila (colorao rosa), respectivamente, em uma placa de ao baixo carbono, aguardando 15 minutos, e observando a colorao no decorrer desse tempo. Inicialmente observam-se pequenas regies de colorao azul (regio andica) e outras de cor rosa (regio catdica) dispostas aleatoriamente no interior da gota, devido a oxidao do ferro metlico e reduo do oxignio. Na medida em que a corroso progride, o oxignio dissolvido no lquido consumido pela reao catdica, ocorrendo o deslocamento da regio rsea para a periferia da gota, e a regio azul fica localizada na regio central, que ocorre devido o consumo do oxignio e a dissoluo do oxignio atmosfrico na periferia da gota que, na presena de fenolftalena, forma a regio externa rsea. Atingido o equilbrio, a corroso se deu no centro da gota (regio pobre de oxignio), enquanto o processo catdico se desenvolveu nas bordas. O centro da gota ficou azul, devido oxidao do ferro e formao do Fe3[Fe(CN)6]2; as bordas ficaram rosadas por causa da reao catdica, que produz OH em presena de fenolftalena.Palavras-chave: Corroso. Aerao. Gota Salina.1 INTRODUO

Este trabalho tem como objetivo mostrar os mtodos e a metodologia para a realizao da experincia da gota salina e realizar uma pesquisa bibliogrfica a fim de explicar os fenmenos que ocorrem durante o experimento, o qual foi desenvolvido por Evans, na dcada de 1920.2 AERAO DIFERENCIAL

A aerao diferencial ocorre quando um material metlico est imerso em regies diferentemente aeradas, constituindo tipo frequente de heterogeneidade que conduz formao de uma pilha de aerao diferencial. tambm chamada pilha por oxigenao, pois geralmente o oxignio intervm no processo de aerao, sendo o ano a rea menor aerada e o catodo, a mais aerada (GENTIL, 1982).

Durante o processo de aerao diferencial acontecem as seguintes reaes:

rea andica: Fe ( Fe2+ + 2e

rea catdica: H2O + 2e +1/2O2 ( 2OH-

Entre a regio intermediria da rea catdica e andica vai se formar o produto da corroso, conhecido por ferrugem, Fe2O3.H2O.

uma corroso localizada e, portanto, produz ataque acentuado em determinadas regies, ocorrendo a formao de pites ou alvolos.

Um exemplo de corroso por aerao diferencial ocorre na juno de peas metlicas por rebites ou parafusos, no qual podem existir frestas e, como nestas frestas a aerao pequena, resulta uma baixa concentrao de oxignio no eletrlito que se encontra no interior das mesmas e uma concentrao mais elevada de oxignio no eletrlito que se encontra em contato com o metal fora das frestas. Assim, observa-se que a regio andica, que sofre a corroso, deve ser assinalada, j que a h menor concentrao de oxignio, pois a parte menor aerada (GENTIL, 1982).

Segundo Gentil (1982), a corroso por aerao diferencial responsvel por grande nmero de casos de corroso nas mais variada instalaes e equipamentos industriais, como por exemplo, a corroso intensa abaixo da interface ar-soluo aquosa em tanques ou recipientes de ao contendo solues aquosas estagnadas.3 EXPERIMENTO DA GOTA SALINA

Segundo Wartha, Guzzi Filho e Jesus (2011), o experimento da gota salina foi apresentado por Evans em seu artigo publicado em 1926. Esse experimento simples e qualitativo, aborda diferentes nveis do conhecimento qumico, com alguns conceitos fundamentais da eletroqumica. Conceitos como transferncia de eltrons, movimento de ons, reaes redox, ctodo, anodo, clula eletroqumica, agente oxidante, agente redutor, solubilidade, indicadores cidobase, pH, cintica de uma reao, equilbrio qumico so alguns exemplos, de conceitos que podem ser abordados qualitativamente a partir deste experimento.

O experimento requer o uso de solues de NaCl, ferrocianeto de potssio e fenolftalena. O indicador de ferricianeto de potssio utilizado com o objetivo de tornar a soluo azul na presena de ons ferrosos (azul de Prssia), e o indicador fenolftalena para indicar um pH > 7, apresentando uma colorao rsea. (WARTHA; GUZZI FILHO; JESUS, 2011)

Segundo Wartha, Guzzi Filho e Jesus (2011), logo de incio observa-se o aparecimento de pequenas reas tanto de colorao azul, como rsea distribuda ao acaso sobre a superfcie (distribuio primria). Isso ocorre devido concentrao do oxignio ser maior em uma parte do sistema do que na outra podendo levar corroso localizada. A regio do metal em contato com soluo com maior concentrao de oxignio geralmente torna-se o ctodo, e as regies andicas so aquelas que esto em contato com uma concentrao menor (ou nula) de oxignio. Na clula, o metal age como redutor, cedendo eltrons que so recebidos por uma substncia, o oxidante, existente no meio corrosivo e o doador e o receptor de eltrons situam-se no mesmo ponto da superfcie do metal.

A colorao rsea da regio catdica se d pela produo de ons de hidroxila, alcalinizando o meio nestes locais, com um pH = 8. A regio andica, de colorao azul devida formao de ferricianeto ferroso, indicativa da presena de ons de ferro (Fe2+). (WARTHA; GUZZI FILHO; JESUS, 2011)

Passados aproximadamente 15 minutos a distribuio dessas reas altera-se, ficando com colorao rsea na periferia da gota e a rea de colorao azul esverdeado no centro (distribuio secundria), conforme cita Wartha, Guzzi Filho e Jesus (2011).

Segundo Wartha, Guzzi Filho e Jesus (2011), na distribuio secundria forma-se uma regio central azul envolvida por uma regio rosa na periferia, indicando que a poro perifrica, onde o oxignio tem mais acesso, catdica, enquanto o centro andico, local em que o ferro metlico est se transformando em ons ferrosos e passando para a soluo. Com o completo consumo do oxignio presente na gota, comea a ocorrer a transferncia de oxignio por difuso atravs da interface/atmosfera, at atingir a interface soluo/metal. Nesse ponto ocorre a transferncia de carga entre o eletrodo e o oxignio, que o ponto de partida para a reduo do oxignio a nions hidroxila.

Segundo Wartha, Guzzi Filho e Jesus (2011 apud Evans, 1926), aps a formao das regies andicas no centro da gota, de colorao azul e catdica na periferia da gota, de colorao rosa, se desenvolve um anel praticamente incolor, indicando que o cloreto frrico (produto andico) e o hidrxido de sdio (produto catdico), observa-se o aparecimento de um precipitado de colorao marrom e composio complexa, a qual se denomina ferrugem, produto da interao entre os ons de ferrosos formados na regio andica e as hidroxilas da regio catdica, por isso sua formao ocorre entre essas duas regies, como representado na equao:

2Fe2+ + 4OH + O2 ( 2FeOOH + H2O

(reao no-eletroqumica Incolor)8FeOOH + Fe2+ + 2e ( 3Fe3O4 + 4H2O

(reao eletroqumica Marrom)

O processo pode ser visualizado na Figura 1.Figura 1 - Representao simblica das transformaes que ocorrem no interior da Gota Salina.

Fonte: Wartha, Guzzi Filho e Jesus (2011 apud Pannoni, 2004)4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL4.1 Materiais1. Lmina de ao baixo carbono;

2. Lixa;

3. Pipeta descartvel.

Figura 2 Materiais utilizados para a realizao do experimento

Fonte: Os autores, 2015.

Materiais Reagentes

1. gua salgada (3% de NaCl);2. Soluo de ferricianeto de potssio [K3Fe(CN)6] 1N;3. Soluo de fenolftalena (1%). Figura 3 Materiais reagentes utilizados para a realizao do experimento.


4.2 Mtodosa) Primeiramente efetua-se a limpeza da lmina de ferro com uma lixa;b) Com auxlio da pipeta, adiciona-se uma gota da soluo de NaCl sobre a lmina de ferro lixada.

c) Novamente com auxlio da pipeta, adiciona-se duas gotas da soluo de ferricianeto de potssio [K3Fe(CN)6] sobre a primeira gota de NaCl, tendo o cuidado de no deixar uma altura muito grande, pois a queda da gota causa espalhamento da soluo.

d) Adiciona-se ainda mais duas gotas de soluo fenolftalena 1% sobre a gota na lmina de ao, tambm usando a pipeta;

e) Aguarda-se 15 minutos, e observa-se a colorao no decorrer desse tempo. Conforme Figura 4.f) Aps o trmino do tempo de 15 minutos, remove-se a gota da lmina de ferro com papel. A lmina de ao ficou com o aspecto apresentado na Figura 5.4.3 Apresentao dos resultados

A Figura 4 apresenta as imagens da gota desde o primeiro minuto at o final da experincia, aos 15 minutos. Nas imagens possvel observar a distribuio aleatria das regies andicas (colorao azul) e catdicas (colorao rsea) no interior da gota. Com o passar do tempo observa-se a concentrao da colorao rsea na periferia da gota, resultado que est de acordo com a literatura.Figura 4 Variao da colorao da gota salina durante os 15 minutos do experimento

1 minuto 2 minutos 3 minutos 4 Minutos 5 Minutos

6 minutos 7 minutos 8 minutos 9 Minutos 10 Minutos ///11 minutos 12 Minutos 13 Minutos 14 Minutos 15 Minutos

Fonte: Os autores, 2015.Na Figura 5 observa-se o incio da corroso na lmina de ao concentrada no interior da gota e o resduo de xido no papel aps a limpeza.Figura 5 Aspectos do papel e da lmina de ao aps a remoo da gota salina

Resduo de xido no papel Incio da corroso na lmina de ferro


Os resultados mostrados na Figura 4 podem ser melhores compreendidos atravs da representao esquemtica na Figura 6. Na Figura 6, inicialmente so adicionadas as solues (1). Observa-se que, inicialmente, as regies andica e catdica se distriburam aleatoriamente no interior da gota (2). Na medida em que a corroso progride, o oxignio dissolvido no lquido consumido pela reao catdica e a reposio de oxignio ocorreu por difuso do ar na interface lquido-ar (3). Atingido o equilbrio, a corroso se deu no centro da gota (regio pobre de oxignio), enquanto o processo catdico se desenvolveu nas bordas. O centro da gota ficou azul, devido oxidao do ferro e formao do Fe3[Fe(CN)6]2; as bordas ficaram rosadas por causa da reao catdica, que produz OH em presena de fenolftalena.

Figura 6 Representao esquemtica das transformaes.

Fonte: UNIFEI, 2015.5 CONSIDERAES FINAIS

O experimento da gota salina extremamente vlido para se demonstrar a corroso por aerao diferencial, a qual responsvel por grande nmero de casos de corroso em tanques de ao com solues aquosas estagnadas, tubulaes parcialmente enterradas, tubulaes sujeitas deposio de partculas slidas, chapas metlicas superpostas em local mido etc.

Conclui-se ainda que a experincia da gota salina de Evans apresenta reprodutibilidade, ou seja, a caracterizao das regies andica e catdia acontecem em tempos bem definidos e so facilmente identificveis atravs das coloraes assumidas pelos indicadores de corroso utilizados.

Desta forma, podemos afirmar que mesmo sendo uma experincia simples, o experimento da gota salina de suma importncia para o entendimento desse fenmeno denominado aerao diferencial.

REFERNCIASGENTIL, V. Corroso. 3. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1982.UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUB. Corroso por Aerao Diferencial e Corroso por Frestas. Disponvel em: http://www.elcio.unifei.edu.br/pratica.htm Acesso em: 24 mar. 2015WARTHA, dson Jos; GUZZI FILHO, Neurivaldo Jos de; JESUS, Raildo Mota de. O experimento da gota salina e os nveis de representao em qumica. Didctica de La Qumica. [s. L.], p. 55-61. jul. 2011. Disponvel em: . Acesso em: 21 mar. 2015.Chapa de ao

Lixa

Pipeta descartvel

Fenolftalena

Soluo NaCl

Ferricianeto

Centro Universitrio Tupy UNISOCIESC. E-mail: [email protected]




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