Quimica

                  O estudo da corrosão eletroquímica de metais em solução aquosa e na atmosfera é de interesse tanto cientifico e tecnológico como econômico. Alguns metais apresentam uma tendência a participarem de reações de oxidação e ou redução quando puros ou quando formam ligas metálicas. O alumínio apresenta um potencial de redução igual a -1,677 V (em meio aquoso, a 25 °C e 1 Bar) para a reação abaixo:

Al3+ + 3 e- → Al

                No entanto, este metal apresenta uma estabilidade frente à oxidação atmosférica devido à formação de uma camada de passivação formada por oxido de alumínio, Al2O3. Estudos anteriores evidenciam que a superfície do alumínio pode tornar-se bastante reativa quando esta camada de passivação é retirada. O objetivo do presente trabalho e determinarmos os números de átomos de Hg que reagem com Al, e estudar a reatividade da superfície do alumínio metálico quando ativada por íons de mercúrio, com a consequente formação de um amalgama de Al-Hg.

Outro aspecto de grande importância nesta área de estudos é a obtenção de sistemas para a geração de hidrogênio como alternativa aos combustíveis fósseis. A corrosão eletroquímica da superfície do alumínio ocorre quando átomos de mercúrio e alumínio formam um amálgama. As equações abaixo tentam explicar o mecanismo da reação quando ambos, mercúrio e alumínio metálicos, são colocados em contato:    

Hg + Al → Hg(Al)

Hg(Al) + 6 H2O → Al2O3 . 3H2O + H2 + Hg

Hg + Al → Hg(Al)

De acordo com este mecanismo inicial o primeiro passo é a corrosão física, seguida pela oxidação eletroquímica do Al e a redução da água. Esta reação produz alumina hidratada, gás hidrogênio e mercúrio livre. A reação é auto-propagada até que não ocorra mais a formação do amálgama Hg(Al). Pesquisadores estudaram a produção de gás hidrogênio a partir da hidrólise de alumínio em água na presença de amalgama de Hg e Zn. Os resultados indicaram que na presença de amalgama de Hg ou Zn a hidrólise do Al com água produz gás hidrogênio numa quantidade considerável á temperatura ambiente com uma produção máxima de 43,5 cm3h-1cm2 á temperatura de 65 oC para o caso do Al na presença de amalgama de Zn.

Na tentativa de encontrarmos uma metodologia adequada e com uma reprodutibilidade favorável para o estudo da ativação da superfície de alumínio com íons de mercúrio, buscamos alguns autores que de algum modo tratassem sobre tal tema.

Primeiramente julgamos que a metodologia utilizada por Gentil (ANO) poderia nos apresentar um resultado interessante. Tal metodologia consiste no seguinte: com uma placa de alumínio de pureza de 99,99% com área de 1 cm² e espessura 0,5 mm, polia-se a parte na qual seria adicionada a solução aquosa de cloreto de mercúrio 0,1 M (HgCl2) e, em seguida, adiciona-se uma gota (~0,05 mL) da solução, deixando reagir por um determinado tempo. Após esse procedimento, lava-se a placa de alumínio com a solução e assim secamos a placa por completo utilizando um papel filtro. E com uma balança analítica pesamos sua variação de massa em um intervalo de um minuto até sua massa ficar constante. Realizado vários experimentos, com tempo de espera de 10, 20 e 30 minutos, analisando os gráficos acabamos por concluir que os mesmos não se comportavam de maneira semelhante.

Sendo assim, propõe-se em FERREIRA e SOUZA (2013) (poderíamos colocar como referência o trabalho que submetemos para o congresso) uma nova metodologia análoga à de Gentil, exceto por algumas características particulares, tal metodologia pode ser descrita como o seguinte: com uma placa de alumínio metálico de 1 cm² de área com 0,5 mm de espessura com uma pureza em Al de 99,9% foi polida e em seguida lavada com água destilada e secada somente a parte inferior, permanecendo a parte superir úmida onde foi depositada uma gota (~0,05 mL) de uma solução aquosa de cloreto de mercúrio 0,1 M (HgCl2) sobre a mesma. A superfície de alumínio e a gota foram mantidas em contato por 30 minutos, e ao final desse tempo a superfície foi lavada com água destilada e colocada numa balança analítica com precisão de quatro casas decimais. O mesmo experimento foi repetido para os tempos de espera para a reação de 10 e 20 minutos. Cada experimento foi repetido três vezes. As anotações de variação da massa da placa de alumínio foram realizadas novamente a um intervalo de um minuto em um tempo total de 55 minutos.

No intervalo de tempo onde houve o contato entre a placa de alumínio e a solução de mercúrio, verificamos que ocorreu a retirada da camada de passivação (Al2O3) e a formação do amalgama de Al-Hg. Após a placa ser lavada com água destilada verificou-se então a formação de um sólido branco sobre a placa.         

Esta metodologia, por sua vez, nos forneceu resultados com uma boa reprodutibilidade no estudo da ativação da superfície de alumínio e foi possível identificar as três etapas da reação entre o amalgama de Al-Hg e o oxigênio atmosférico, tais como descritas acima.

Abaixo apresentamos os resultados da metodologia proposta por FERREIRA e SOUZA(2013) (Figura 1) e os resultados da metodologia proposta por GENTIL (ANO) (Figura 2).

[pic 1][pic 2]

                Figura 1                                        Figura 2

Observando tais resultados, claramente notamos que a metodologia proposta por FERREIRA e SOUZA (2013) obteve uma maior reprodutibilidade.

Sendo assim, passamos a analisar este gráfico para nossos estudos. Daí, podemos então distinguir três regiões a serem tratadas, destacadas já na Figura 1. Na primeira região (I) não há muitas análises a serem feitas, pois temos aí apenas a evaporação da água que utilizamos para lavar a placa. Já na região (II) temos a reação entre o amalgama e Al-Hg com o oxigênio, subsequente aumento de massa, e é nesta região que se concentra nosso objeto de estudo. E, por fim, na região (III) ocorre então o final da reação.

...