Lista de Química - Corrosão

Lista de exercícios – corrosão

1) Sobre a corrosão, defina o que é corrosão e quais as suas consequências em um material?

Deterioração de um material, geralmente metálico, por ação química ou eletroquímica do meio onde este se encontra, associada ou não a esforços mecânicos. As reações de corrosão são reações de oxirredução espontâneas nas quais um metal é atacado por alguma substância em seu ambiente e é convertido em um composto não-desejado.

Consequências da corrosão sobre um material: - Desgastes; - Variações químicas; - Inadequação ao uso.

Exemplos:

 - Deterioração do cimento portland – por ação de sulfato;

- Perda de elasticidade da borracha – devido à oxidação por ozônio (O3 ), deixando a borracha quebradiça;

- Perda de resistência da madeira – presença de soluções ácidas, ocasionando a hidrólise da celulose.

2) O que é a camada passivadora? Explique sua formação.

Camada passivadora - composto metálico proveniente da corrosão, que pode atuar como uma barreira entre o metal e o meio corrosivo, diminuindo a velocidade de corrosão do metal.

Exemplo: ¬ Latas de alumínio de refrigerante e cerveja sofrem corrosão química muito lenta, devido a formação de um revestimento fino de óxido de alumínio (Al2O3 ) na superfície do metal. Esse revestimento é impermeável a O2 e H2O, protegendo a camada inferior de metal de corrosão adicional.

Camada passivadora - protege a superfície do aço contra processos corrosivos. É necessária uma quantidade mínima de cromo de cerca de 11% em massa. Esta película é aderente e impermeável, isolando o metal do meio agressivo

3) A corrosão nos materiais resulta em perdas econômicas. Exemplifique algumas destas perdas.

a) Custos com substituição de peças ou equipamentos que sofreram corrosão, incluindo-se a mão-de-obra utilizada;

b) Custos e manutenção dos processos de proteção contra corrosão;

 c) Paralisações em equipamentos como trocadores de calor ou caldeiras para a limpeza;

d) Substituição de tubos corroídos, interrompendo o sistema produtivo.

e) Perda de produtos como: óleo, soluções, gás ou água através de tubulações corroídas.

4) Quanto a morfologia, cite quatro formas de corrosão e descreva suas características.

- Corrosão uniforme:  A corrosão se processa em toda extensão da superfície, ocorrendo perda uniforme de espessura.

É, provavelmente, o mais comum dos tipos de corrosão principalmente nos processos corrosivos de estruturas expostas à atmosfera.

- Por placas – a corrosão se localiza em regiões da superfície metálica e não em toda sua extensão, formando placas com escavações.

- Corrosão alveolar – a corrosão se processa na superfície metálica produzindo escavações, que apresentam fundo arredondado e profundidade geralmente menor que seu diâmetro.

- Puntiforme ou por pite – a corrosão se processa em pontos ou em pequenas áreas localizadas na superfície metálica produzindo pites (cavidades que apresentam o fundo em forma angulosa e profundidade geralmente maior do que o seu diâmetro).

5) Explique como ocorre a corrosão galvânica.

Ocorre quando dois materiais metálicos, com diferentes potenciais, estão em contato em presença de um eletrólito, ocorrendo uma diferença de potencial e a consequente transferência de elétrons.

Caracteriza-se por apresentar corrosão localizada, próximo a região do acoplamento de materiais, ocasionando profundas perfurações no material metálico que funciona como anodo.

Exemplos: Trocadores de calor, com feixe de tubos de alumínio A presença de pequenas concentrações de Cu2+ (aq) na água de refrigeração utilizada no trocador de calor, ocasiona, em pouco tempo, perfurações nos tubos de alumínio.

Considerando-se apenas o potencial, a corrosão galvânica será mais intensa quanto mais distantes forem os potenciais eletroquímicos tabelados dos materiais;

Para juntar dois materiais metálicos de potenciais diferentes, recomendase consultar a tabela, identificando o material que terá a tendência de funcionar como anodo;

 Quando inevitável a junção de dois materiais metálicos com potenciais diferentes, deve-se fazer em um deles um revestimento metálico que permita uma aproximação de potenciais, diminuindo a diferença entre eles e, consequentemente, o processo corrosivo.

6) A velocidade de corrosão é classificada em velocidade média e instantânea. O que se pode determinar para cada tipo de velocidade?

Velocidade média de corrosão: Estima o tempo de vida útil de uma determinada estrutura;

Pode ser medida através da perda de massa do material, ou da determinação da concentração de íons metálicos em solução, em um determinado tempo de exposição ao meio corrosivo;

Dimensão (unidades): Massa* área-1 *tempo-1 . (mg.dm^-2 .dia^-1 , g.m^-2 .h ^-1 ).

Para medir a velocidade média, é necessária a instalação de cupons de teste no equipamento em estudo. Esses cupons podem ser retirados em intervalos de tempo pré-estabelecidos e pesados para que se tenha noção exata do desgaste que o material está sofrendo em sua condição de trabalho.

- Velocidade instantânea de corrosão : Velocidade relacionada a um metal que está sofrendo corrosão num determinado instante t;

Perda de massa do material:

m = 𝑲𝒊𝒕/ 𝑭

m = massa do metal que sofre a corrosão

K = potencial eletroquímico do metal

i = corrente de corrosão

t = tempo

F = constante Faraday

Através da velocidade instantânea, verifica-se a necessidade de aumentar ou diminuir a concentração de um inibidor num determinado momento.

8) O diagrama de Pourbaix correlaciona as propriedades de pH x potencial (E), e apresenta três zonas principais (imunidade, corrosão e passividade). Explique o que ocorre em cada uma dessas zonas.

Zona de imunidade (A) - as reações não são termodinamicamente possíveis. Nesta zona a corrosão é nula, o metal apresenta um comportamento inerte, mantendo-se na sua forma metálica. Exemplo: Cd (s)