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13. Trabalho Experimental
Corrosão Química e atmosférica
13.1 Introdução
Quase todos os metais são considerados termodinamicamente instáveis.
Eles têm uma tendência natural para sofrerem destruição, devido a reação
com o meio ambiente, para atingir um estado estável pela formação de um
composto do metal.
O ferro, por exemplo, ocorre na natureza sob forma de óxidos
estáveis, a partir dos quais por redução térmica, se obtém fero elementar.
Mas, como este é termodinamicamente instável, tende a voltar
espontaneamente para sua condição de maior estabilidade, oxidando-se e
consequentemente sofrendo destruição. Esta é a causa básica da corrosão,
isto é, a tendência espontânea que os metais apresentam para retornar ao
estado estável.
13.2 Atmosfera
A corrosão química ocorre quando há reação entre o metal e um gás ou
líquido que não seja eletrólito. As camadas de óxido formadas no ar à
temperatura ambiente são geralmente bastante finas e por isso invisíveis,
mas as formas a altas temperaturas podem ser bastante espessas , sobretudo
se o aquecimento é prolongado.
A corrosão atmosférica é devida ao efeito combinado da formação e
quebra da camada de óxido. A umidade relativa existente na atmosfera é
responsável pela quebra da camada de corrosão o que torna possível o ataque
localizado.
A influência da umidade na ação corrosiva da atmosfera é acentuada,
pois sabe-se que o ferro em atmosfera de baixa umidade relativa
praticamente não sofre corrosão: em umidade relativa em torno de 60% o
processo corrosivo é lento, mas acima de 70% ele é acelerado.
Além dos gases constituintes da atmosfera, principalmente oxigênio e
nitrogênio, são freqüentemente encontrados monóxido de carbono, CO2;
ozônio, O3; dióxido de enxofre, SO2; trióxido de enxofre, SO3; monóxido de
nitrogênio, NO; dióxido de nitrogênio, NO2; e, em áreas mais localizadas,
gás sulfídrico, H2S; amônia, NH3; cloreto de hidrogênio, HCl; fluoreto de
hidrogênio, H2F2; e cloro, Cl2.
A presença desses gases está evidentemente associada aos diferentes
tipos de indústrias, bem como aos combustíveis utilizados.
Por exemplo, o gás carbônico, ou dióxido de carbono, juntamente com o
monóxido de carbono, são normalmente originados da queima de combustíveis,
como os hidrocarbonetos.(gasolina, óleo) e carvão. Em temperaturas
normalmente encontradas em atmosferas ambientais, eles não costumam ser
corrosivos para os materiais metálicos, embora o gás carbônico forme com
água o ácido carbônico, H2CO3, que é um ácido fraco. Esse ácido, reagindo
com alguns metais, como o zinco, forma carbonato básico de zinco, que é
insolúvel, protegendo o metal. Entretanto, gás carbônico e umidade
ocasionam a carbonatação de concreto, responsável pela deterioração desse
material.
Quanto aos outros fatores que podem influenciar a ação corrosiva da
atmosfera, é preciso considerar ainda:
A temperatura – se for elevada, irá diminuir a possibilidade de
condensação de vapor d'água na superfície metálica e a adsorção de gases,
minimizando a possibilidade de corrosão;
tempo de permanência do filme de eletrólito na superfície metálica
– é evidente que, quanto menor esse tempo, menor a ação corrosiva
da atmosfera. Os fatores climáticos podem Ter grande influência
nesse caso; as chuvas podem ser benéficas, solubilizando os sais
presentes na superfície metálica e retirando-os da mesma; mas, se
houver frestas ou regiões de estagnação, as soluções dos sais
podem ficar depositadas e aumentam a condutividade do eletrólito,
acelerando o processo corrosivo;
Os ventos – podem arrastar, para as superfícies metálicas, agentes
poluentes e névoa salina; dependendo da velocidade e da direção
dos ventos, esses poluentes podem atingir instalações posicionadas
até em locais bem afastadas das fontes emissoras;
As variações cíclicas de temperatura e umidade – em função das
estações do ano, pode-se Ter uma ação mais intensa desses fatores
climáticos; em certos países, aumenta muito o teor de SO2 durante
o inverno, devido à maior queima de carvão para alimentar os
sistemas de aquecimento, ocasionando maiores taxas de corrosão;
Insolação(raios ultravioleta) – causa deterioração(calcinação ou
empoamento) em películas de tintas à base de resina epóxi e em
PRFV(plástico reforçado com fibra de vidro, como poliéster
reforçado com fibra de vidro) e ocasiona ataque no material
plástico.
13.3 PARTE EXPERIMENTAL
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Materiais
Caixa de fósforo
Pinça metálica
Placas de ferro(Fe) e cobre(Cu)
Fita de magnésio
Lixas
Tubos de ensaio
Suporte para os tubos
Lâminas de aço
Lã de aço(bom-bril)
Tubo de ensaio de boca larga
Béquer
Reagentes
Ácido clorídrico 1:1
Solução de HCl 6N
Solução de H2SO4 6N
Solução de NaCl 3%
1 1ª EXPERIÊNCIA: Corrosão dos metais Fe, Cu e Mg aquecidos no ar
1. Limpe duas placas de Fe em ácido clorídrico, lave e seque com
papel.
A seguir, com o auxílio de uma pinça, aqueça a extremidade de uma das
placas sob a chama do bico de Bunsen por algum tempo.
2. Faça o mesmo com uma lâmina de cobre.
3. Aqueça uma das extremidade de uma fita de magnésio, com cuidado.
Obs.: Não olhe diretamente para a fita quando esta estiver queimando.
2ª EXPERIÊNCIA: Corrosão atmosférica do ferro
1. Coloque uma lâmina de ferro em um tubo de ensaio com as seguintes
soluções:
I) Água de torneira.
II) Solução de ácido clorídrico 6N.
III) Solução de ácido sulfúrico 6N.
IV) Água salgada(NaCl 3%).
V) Lâmina testemunho em tubo vazio.
2. Após 7 dias verifique os resultados obtidos, obedecendo à
seqüência dada anteriormente.
3ª EXPERIÊNCIA: Ação do ar sobre o ferro
1. Em um tubo de ensaio contendo um chumaço de lã de aço(Bom-bril) no
fundo, coloque água e o introduza em um béquer com água, de acordo
com o esquema abaixo.
Figura 1 – Ação do ar sobre lã de aço
2. Assinale o nível de água no tubo de ensaio.
3. Após 7 dias verifique o resultado.
Questionário
1) Na 1ª experiência, quanto as placas de ferro, Observar a camada de óxido
que se forma e compare com a outra placa.
a)Anotar o aspecto final da placa, após o resfriamento;
b)Explicar a influência da temperatura no processo de corrosão;
c) Anotar as prováveis reações ocorridas.
2) Quanto a lamina de cobre, Anotar o que ocorre no início do aquecimento
e a mudança posterior.
a)Anotar os óxidos formados durante o aquecimento;
b)Explicar o porque da ocorrência dos mesmos.
3) Após aquecer o pedaço de magnésio, Anotar o ocorrido dando a reação
química.Explicar a diferença de comportamento do Mg em relação ao Fe e ao
Cu.
4) Na 2ª experiência, anotar os aspectos finais das placas e das
soluções.Cite pelo menos dois meios que foram mais agressivos às placas.
5) Entre o HCl e o H2SO4 qual foi o que mais provocou corrosão na placa?
Explicar porque?
6) Quanto a 3ª experiência, o que ocorreu com o Bom-bril? Anotar a
reação.
7) Qual a alteração ocorrida com o nível d'água. Explicar.
8) Cite os fatores que afetam a corrosão atmosférica.
a) Anotar alguns exemplos práticos de corrosão química;
a) Explicar porque a beira-mar o processo de corrosão é bastante
acentuado.
9) Compare o comportamento frente à corrosão do Fe e do Mg a temperatura
ambiente e a alta temperatura.
Referências Bibliográficas
1) MORAES, ROQUE; RAMOS, MAURIVAN G. Experiências e Projetos da Química,
Editora Saraiva
2) RÍMULO, AÍRTON. Prática de laboratório de Química Orgânica – Cursos
Emergenciais. DFQ PUC- Minas
3) ROGANA, EDYR; PEREIRA SEBASTIÃO A., FERREIRA, GERALDO A.L. Orgânica
Experimental. Colégio Universitário da UFMG
4) ESPERIDIÃO, YVONE MUSSA; ALVES DE LIMA, NAÍDES. Química: dos
experimentos às teorias. Editora Nacional
5) MACHADO, HELOÍSA; RÍMULO, AÍRTON; SABINO, CLÁUDIA. Laboratório de
Química Experimental, DFQ. Cursos de Engenharia da PUC Minas.
6) KOTZ E TREICHEL. Química e Reações Químicas. Editora LTC- 4ª Edição 1999
7) RUSSEL, J. B. Química Geral SP. Editora Makron Books. Volumes 1 e 2 -
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