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TÓPICOS ESPECIAIS EM CORROSÃO (OPTATIVA)
Professor: Rodrigo Carvalho Mori Email: [email protected]
Provas: P1 - 22/09; P2 - 06/10; P3 - 03/11; P4 - 01/12
Trabalho: 24/11
Média = 0,8xMP + 0,2xTrabalho
MP= média das três maiores notas de prova
Alunos que entregarem os exercícios propostos terão 1 ponto extra na nota da prova.
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Corrosão
Ementa:• O que é corrosão e qual a sua importância;
• Mecanismos de corrosão;
• Formas de corrosão;
• Meios corrosivos;
• Técnicas de monitoramento do processo corrosivo;
• Principais métodos de proteção contra a corrosão.
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Corrosão
Bibliografia:
1) Gentil, V., Corrosão, Ed. Guanabara 2, 4ªed., 2003.
2) Gemelli, E., Corrosão de materiais metálicos e sua caracterização, Ed. LTC, 2003.
3) Ramanathan, L. V., Corrosão e seu controle, Ed. Hemus, 2001.
4) ATKINS, P., JONES, L., Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente, Cap. 12 – Eletroquímica, Ed. Bookman, 2001.
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Corrosão
“Deterioração de um material por ação química ou eletroquímica do meio ambiente associada ou não a esforços mecânicos.”
“Processo inverso da Metalurgia Extrativa, em que o metal retorna ao seu estado original.”
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Corrosão
A deterioração leva:· Ao desgaste· À variações químicas na composição· À modificações estruturais
Em geral a corrosão é um processo espontâneo
O Químico deve:
· Saber como evitar condições de corrosão severa.· Proteger adequadamente os materiais contra a
corrosão.
Modificam as propriedades dos materiais
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Corrosão
Importância:• Problemas na indústria química,
petroquímica, naval, construção civil, nos meios de transporte, nos meio de comunicação, na odontologia e na medicina.
• Bilhões de dólares de prejuízos causados anualmente pela corrosão.
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Corrosão
Custos diretos:
- São facilmente quantificáveis
• Substituição de peças e equipamentos devido à corrosão.
• Manutenção dos processos de prevenção (proteção catódica, revestimentos metálicos, pinturas, etc).
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Corrosão
Custos indiretos:
- Difíceis de quantificar
• Paralisações acidentais (limpeza de equipamento, rompimento de tubulação)
• Perda de produto
• Perda da eficiência
• Contaminação de produtos
• Superdimensionamento nos projetos8/29
Corrosão
Incrustações em tubos de trocador de calor.
Crostas de carbonato de cálcio em tubo de sistema de geração de vapor.
Exemplos:
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Corrosão
Feixe de tubos de trocador com grande número de tubos plugados enferrujados.
Corrosão em componente de aço inoxidável AISI 316 usado no corpo humano.
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Corrosão
Incrustação de óxidos de ferro em tubulação de água bruta usada industrialmente.
Água ferruginosa devido à contami-nação com óxido de ferro Fe2O3.nH2O, proveniente da corrosão na tubulação de alimentação de água potável.
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Corrosão
Deterioração em componentes das estruturas atingidas pelo produto excretado pelas andorinhas.
Revoada de andorinhas sobre estruturas metálicas pintadas.
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Corrosão
Outras considerações:• Questões de segurança.
• Interrupção de comunicações.
• Poluição ambiental.
• Preservação de monumentos históricos.
- Estima-se que nos EUA a corrosão traga um prejuízo de 300 bilhões de dólares (1995).
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Corrosão
Por que combater à corrosão?
• Na maioria dos casos é mais barato.
• Conservação das reservas minerais.
• Economia de energia.
• Economia de água.
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Corrosão
Corrosão eletroquímica x Química:
Corrosão Química Corrosão Eletroquímica
Espontânea Espontânea
Reação química comum Reações anódica e catódica
Não precisa de solução Precisa de solução (eletrólito)
Não há corrente elétrica Há corrente elétrica
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Corrosão Química
Exemplo:
• 2Fe + 3/2 O2 Fe2O3T= 400 C
- Alguns metais há a formação de camada apassivadora.
METAL + OXIGÊNIO ÓXIDO DO METAL
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Corrosão Química
• Al• Fe a altas temp.• Pb• Cr• Aço inox• Ti
- Exemplos de metais que formam camada apassivadora de óxido com proteção eficiente.
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Corrosão Química
- Exemplos de metais que formam camada apassivadora de óxido com proteção ineficiente.
• Mg
• Fe
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Corrosão Eletroquímica
– As reações que ocorrem na corrosão eletroquí-mica envolvem transferência de elétrons. Portanto, são reações anódicas e catódicas (REAÇÕES DE OXIDAÇÃO E REDUÇÃO)
– A corrosão eletroquímica envolve a presença de uma solução que permite o movimento dos íons.
– Há o fluxo de elétrons de uma área da superfície metálica para a outra. Esse fluxo é devido a diferença de potencial (eletroquímico), que se estabelece entre as regiões.
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Corrosão Eletroquímica
• As reações anódica e catódica são reações
parciais.
• Ambas reações acontecem simultaneamente e à mesma velocidade sobre a superfície do metal, não há acúmulo de carga elétrica.
• Qualquer reação que pode ser dividida em dois processos parciais de oxidação e redução é denominada reação eletroquímica.
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Corrosão Eletroquímica
NOX – Número de Oxidação• Indica o número de elétrons que um átomo ou
íon perde ou ganha para adquirir estabilidade química.
Exemplo: HCℓO4
Aℓ2(S2O3)3
CaCO321/29
Corrosão Eletroquímica
1 – Família 1A, hidrogênio (H) e prata (Ag) têm NOX = +12 – Família 2A, zinco (Zn) têm NOX = +2 3 – Alumínio (Al) tem NOX = +34 – Oxigênio (a não ser em peróxidos, NOX -1) tem NOX= -25 – Família 6A (calcogênios) têm NOX= -2 (posicionados à direita)6 – Família 7A (halogênios) têm NOX= -1 (posicionados à direita)7 – Soma de todos os NOX de uma molécula sempre será ZERO.8 – Soma do NOX em íon sempre será a própria carga do íon.9 – Elementos isolados e substâncias simples possuem NOX ZERO.
Regras Gerais:
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Corrosão Eletroquímica
Regra 1:
Aumentou Oxidou
Diminuiu Reduziu
Regra 2:
OxiDAção doa elétrons
REdução recebe elétrons 23/29
Corrosão Eletroquímica
OXIDAÇÃO
REDUÇÃO
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Corrosão Eletroquímica
Exemplo 1: reação do zinco na presença de ácido clorídrico
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2
Zn + 2H+ Zn2+ + H2
Reação de oxidação (anódica): Zn Zn2+ + 2e
Reação de redução (catódica): 2 H+ + 2e H2
Regra do CRAO
Cátodo reduzÂnodo oxida
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Corrosão Eletroquímica
Exemplo 2: reação de óxido-redução do zinco com o cobre
Agente redutor: Zn(s)
Agente oxidante: Cu2+(aq)
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Corrosão Eletroquímica
NaBr + MnO2 + H2SO4 MnSO4 + Br2 + H2O + NaHSO4
Exemplo de reação de óxido-redução mais complexa.
Fazendo o balanceamento, obtém-se:
2NaBr + MnO2 + 3H2SO4 MnSO4 + Br2 + 2H2O + 2NaHSO4
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Corrosão Eletroquímica
KMnO4 + H2O2 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2
Exercícios:
1) Balancear a reação abaixo, indicando qual é o agente redutor e o agente oxidante.
2) Balancear a equação global abaixo e decompor a mesma nas reações anódica e catódica e indicar o agente redutor e o agente oxidante.
Al3+ + Mg(s) Al(s) + Mg2+
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Próxima aula
• Potencial padrão
• Pilha eletroquímicas
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