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Pilhas
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Eletroqumica
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PILHAS ELETROQUIMICAS
Professora: Llian Raquel Moretto Ferreira
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RELEMBRANDO...
OXIDAO: a perda de eltrons por uma espcie qumica
REDUO: o ganho de eltrons por uma espcie qumica.
Fe + 2HCl FeCl2 + H2
Fe Fe 2+ + 2e (oxidao)
2H+ + 2e Fe2+ + H2 (reduo)
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A eletroqumica estuda as relaes existentes entre a energia eltrica e as reaes qumicas.
Existem dois fenmenos bsicos que so:
Pilhas - Sistemas em que energia qumica transforma-se espontaneamente em energia eltrica. um processo espontneo.
Eletrlises - so reaes qumicas que necessitam de energia eltrica para que possam ocorrer. um processo no espontneo.
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Esquema de uma pilha
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Reao andica: A A+ + e oxidao
Reao catdica: B+ + e B reduo
Reao total : A + B+ A+ + B pilha
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Constituio de uma pilha:
1) Anodo: oxida (corroso)
2) Eletrlito: transporta a corrente eltrica;
3) Catodo: reduz;
4) Circuito metlico: ligao metlica entre catodo e anodo.
Retirando-se um desses componentes elimina-se a pilha e diminui a possibilidade de corroso.
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Representao esquemtica da Pilha Eletroqumica
Eletrodo de Cobre
e-
e-
Eletrodo de Prata
Ponte
Salina
(KCl sat.)
Cu(s)
Cu2+ + 2e-
Ag+ + e-
Ag(s)
[Cu2+] = 1.00 mol/L
[Ag+] = 1.00 mol/L
nodo (oxidao)
Ctodo (reduo)
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Movimento das cargas
e-
e-
K+
K+
Cl-
Cl-
e-
e-
e-
e-
e-
Cu2+
Cu2+
Cu2+
SO4
2-
SO4
2-
-
Ag+
Ag+
NO3
NO3
NO3
e-
e-
e-
e-
e-
e-
Oxidao
Interface Eletrodo/soluo
Interface Eletrodo/soluo
Reduo
AgNO3
CuSO4
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Tipos de pilhas:
1) Pilha de eletrodos metlicos diferentes: dois metais em contato e imersos num mesmo eletrlito (pilha galvnica). O metal que funciona como catodo fica protegido, isso explica o mecanismo da proteo catdica com anodos de sacrifcio, bem como serem usados magnsio, alumnio e zinco como anodos para a proteo do ferro (caso de navio, tanques petrleo, estaca de plataforma etc).
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Parafuso de ao em chapas de lato...
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E por falar em lato (liga Cu-Zn)...
Corroso azul ou verde em lato(mais comum)
Conexes
Vlvula
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Tipos de pilhas:
2) Pilha de Concentrao: contato entre materiais metlicos de mesma natureza em contato com diferentes concentraes de um mesmo eletrlito (pilha de concentrao inica); contato entre materiais metlicos de mesma natureza em contato com o mesmo eletrlito em locais em que os teores de gases dissolvidos so diferentes (pilha de aerao diferencial).
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C1 > C2 , que beleza!!!
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Tambm conhecida como corroso por aerao diferencial.
O que fazer ento???
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3) Pilha de temperaturas diferentes: mesmo material metlico, porm os eletrodos esto em diferentes temperaturas (pilha termogalvnica).
4) Pilha eletroltica: utilizada como proteo catdica, atravs de energia externa aplicada e no pelo consumo de anodo. Proteo catdica por corrente impressa : anodos inertes para proteo de oleodutos, gasodutos.......
Corroso eletroltica em tubulaes de ao baixo carbono provocada por correntes de fuga
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Na prtica da engenharia, temos:
Mecanismo de desaerao-acidificao
Consiste de uma fase de iniciao durante a qual uma soluo de composio qumica crtica se desenvolve dentro de uma fresta. Nesta fase, o ataque do metal mnimo. A fase de propagao, que ocorre logo em seguida, proporciona ataque severo e localizado da superfcie metlica na fresta, permanecendo a rea externa mesma, essencialmente no estado passivo.
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A fase de iniciao do mecanismo em questo dividida em 3 estgios:
Desaerao Oxignio consumido reposto por difuso fora da fresta, no ocorrendo o mesmo no interior. As reaes catdicas possveis so:
O2 + 4H+ + 4e 2H2O
O2+ 2H2O + 4e 4OH-
O pH da soluo na fresta aumenta!!!
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Hidrlise-acidificao os ctions gerados na dissoluo andica do metal, sofrem hidrlise. Este estgio fortemente influenciado pela composio da liga metlica e profundidade da fresta.
Ativao quebra da camada passiva protetora e estgio de propagao com morfologia distinta.
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Fatores que influenciam no mecanismo
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Caso comum: Contato entre duas superfcies (crevice corrosion)
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Formas de corroso
O conhecimento das causas e de como est se processando a corroso de fundamental importncia para a soluo do problema.
A partir da inspeo visual, a NACE, considera os seguintes aspectos:
Morfologia, Causas ou mecanismos, Fatores mecnicos, Meio corrosivo e Localizao do ataque.
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Quanto MORFOLOGIA...
1) Uniforme: toda extenso da superfcie, perda uniforme da espessura, corroso generalizada;
2) Placas: se localiza em regies da superfcie, forma placas com escavaes;
3) Alveolar: produz sulcos semelhantes a alvolos (menor que seu dimetro);
4) Pite: se processa em pontos ou pequenas reas, apresentam fundo em forma angulosa e profundidade geralmente maior que seu dimetro;
5) Intergranular: se processa entre os gros da rede cristalina;
6) Intragranular: se processa dentro dos gros;
7) Filiforme: finos filamentos mas no profundos;
8) Esfoliao: de forma paralela a superfcie.
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9) Graftica: Se processa no ferro fundido cinzento em temperatura ambiente e o ferro metlico convertido em produtos de corroso, restando a grafite intacta de aspecto escuro.
10) Dezincificao: ocorre em ligas de cobre e zinco, observando-se o aparecimento de regies avermelhadas.
11) Empolamento pelo hidrognio: o hidrognio atmico penetra no material, e como tem pequeno volume, difunde-se rapidamente. Em regies com descontinuidades, se transforma em hidrognio molecular H2, exercendo presso e originando bolhas.
12) Em torno do cordo de solda:????
QUAIS AS FORMAS MAIS PREJUDICIAIS???
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Devido ao fenmeno de sensitizao num metal, formam-se trincas microscpicas ao longo dos contornos de gros da estrutura metalrgica do material, no havendo praticamente alterao nas dimenses da pea. Quando as trincas atingem uma certa profundidade, a pea pode se romper, ou podem se destacar pedaos do material, pela ao de esforos mecnicos, mesmo muitos baixos.
A corroso intergranular ocorre principalmente em aos inoxidveis, em alguns meios corrosivos, quando a periferia dos gros fica com menor quantidade de cromo livre do que o interior dos gros.
Posteriormente ocorrer o rompimento precoce do material, fenmeno que agora junto aos esforos mecnicos, se denominar de Corroso sob Tenso.
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