Corrosão: Definições e implicações práticas Aspectos termodinâmicos Formas de controle

Transcrição

1 Curso Técnico Integrado em Química Físico-química III VÍDEO AULA Corrosão: Definições e implicações práticas Aspectos termodinâmicos Formas de controle 1

2 Professor: Me. Sebastião Junior T. Vasconcelos Conteúdo na íntegra: PORTAL QUÍMICA CRATEÚS 2

3 1. O QUE É CORROSÃO? Deterioração de um material, geralmente metálico, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente aliada ou não a esforços mecânicos. (Gentil, 2011). A corrosão é o desgaste resultante da interação entre o material e o seu meio, sendo geralmente, indesejável. O exemplo mais comum deste fenômeno em nosso cotidiano é o que chamamos de ferrugem. Ferrugem = corrosão nos materiais férricos. A corrosão é muito comum em metais, mas também podemos identificá-la em não metálicos, como: Borrachas; Plásticos; Madeira; Rochas e minérios; Concreto 3

4 A ferrugem (corrosão de peças de ferro) forma óxidos de ferro e outros compostos. 4

5 Corrosão do concreto Corrosão da madeira 5

6 CORROSÃO é a deterioração de um material por reações químicas resultantes da interação entre este e o meio. No caso do metal: corrosão leva a formação de um óxido ou sal metálico. No Brasil, gasta-se cerca de R$ 10 bilhões por ano são para reparar danos da corrosão. No mundo, 20% de todo ferro é para repor o consumido pela corrosão. Metalurgia, G > 0 Composto + Energia Metal Corrosão, G < 0 6

7 2. COMO SE DÁ A CORROSÃO NOS METAIS? Corrosão é um processo espontâneo, portanto, ocorre em células galvânicas. Em células eletrolíticas, a corrosão também pode ser induzida. Corrosão = região anódica (metal) + região catódica (meio ou outra região do metal) Região anódica (corrosão) Região catódica (redução) 7

8 2. 1. Corrosão do ferro: ferrugem FÍSICO-QUÍMICA III - CORROSÃO Exposto ao ar, sem umidade, o Fe reage com o O se oxidando e formando óxidos, como Fe 2 O 3 e FeO. Outro fator determinante é a umidade. Oxigênio e umidade geralmente se combinam para promover a ferrugem. Vejamos: 8

9 Reações possíveis: Fe 3+ (aq) + 3e - Fe (s) O 2 (g) + H 2 O(l) + 4 e - 4 OH - (aq) E 0 = -0,036 V E 0 = +0,40 V ANODO: (Fe(s) Fe 3+ (aq) + 3e - ) x 4 CATODO: (O 2 (g) + 2 H 2 O(l) + 4 e - 4 OH - (aq)) x 3 E 0 = +0,036 V E 0 = +0,40 V GLOBAL: 4 Fe(s) + 3 O 2 (g) + 6 H 2 O(l) 4 Fe 3+ (aq) + 12 OH - (aq) E 0 = +0,436 V Ou: 2 Fe(s) + 3/2 O 2 (g) + 3 H 2 O(l) 2 Fe(OH) 3 (aq) E 0 = +0,436 V 9

10 Diversas outras reações podem ocorrer e, na verdade, uma parte do ferro é oxidada a Fe 2+ e parte é oxidada a Fe 3+. A ferrugem é, portanto, uma mistura de óxidos de ferro hidratados e hidróxidos. O ferro também pode ser oxidado pelo cloreto e outras espécies oxidantes, como ácidos. Fatores que provocam a oxidação do ferro: Umidade Abundância de O 2 no ar Presença de CO 2 e SO 2 no ar (gases ácidos em solução) Ambientes salinos (maresia) 10

11 Os óxidos de ferro recobrem a superfície, mas não a protegem de mais corrosão, pois não é uma camada de óxido protetora. Monitoramento da oxidação do ferro: aumento da massa da peça. 11

12 2. 1. Corrosão do alumínio A corrosão do alumínio exibe uma característica importante: a camada de óxido formada é protetora. Vejamos: 12

13 A alumínio é rapidamente oxidado quando exposto ao oxigênio da atmosfera e umidade, mas o óxido formado protege contra corrosão adicional. Monitoramento da oxidação do alumínio: aumento da massa da peça e estabilização (passivação). 13

14 3. CLASSIFICAÇÃO DA CORROSÃO 3.1. Morfologia 14

15 3.2. Meio corrosivo Causada pelo solo Atmosférica Micro-rganismos Água do mar 3.3. Causas Aeração/aquecimento diferencial Tensão e esforço mecânico Solda Corrente de fuga 3.4. Natureza do ataque Químico Eletroquímico 15

16 4. CONTROLE DA CORROSÃO O processo de corrosão pode ser retardado por alguns métodos: Modificação do processo: eletrodo de sacrifício e correntes catódicas Modificação do meio corrosivo: inibidores de corrosão Modificação do metal: ligas metálicas e tratamento térmico Revestimentos protetores: pinturas e recobrimentos metálicos 16

17 4.1. Modificação do processo: eletrodo de sacrifício e correntes catódicas Eletrodo de sacrifício (proteção catódica) Metal E 0 (V) Cu +0,34 Fe -0,036 Zn -0,76 Al -1,66 Mg -2,37 17

18 4.1. Modificação do processo: eletrodo de sacrifício e correntes catódicas Corrente catódica impressa (proteção catódica) 18

19 4.2. Modificação do meio corrosivo: inibidores de corrosão Inibidores são substâncias que, quando estando presentes no meio corrosivo, deduz ou elimina o ataque do meio. Exemplo: nitrito de sódio (NaNO 2 ) que oxida o ferro na superfície a um tipo de óxido protetor Modificação do metal: ligas metálicas e tratamento térmico Ligas duráveis: aço inox = ferro, carbono, cromo (ou níquel). Tratamento térmico: têmpera do aço = resfriamento rápido 19

20 4.4. Revestimentos protetores: pinturas e recobrimentos metálicos Pinturas: impedem o contato do metal com o meio corrosivo pela formação de uma película orgânica. 20

21 Recobrimento metálico: recobrimento da superfície metálica com outro metal protetor. Pode ser feito por: Imersão a quente. Exemplo: estanhagem = Fe(s) + Sn(l) Eletrodeposição. Exemplo: galvanização = Fe(s) + Zn e - 21

22 Bibliografia GENTIL, V. Corrosão, 6ª ed, Rio de Janeiro, LTC, FELTRE, R. Química (v. 2), 6ª ed, São Paulo: Moderna, Imagens: Domínio público (internet) ou retiradas das obras consultadas. 22