TÓPICOS ESPECIAIS EM CORROSÃO (OPTATIVA)

Professor: Rodrigo Carvalho Mori Email: rodrigocarvalhomori@yahoo.com.br

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.

1/29

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.

2/29

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.

3/29

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.”

4/29

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

5/29

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.

6/29

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).

7/29

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:

9/29

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.

10/29

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.

11/29

Corrosão

Deterioração em componentes das estruturas atingidas pelo produto excretado pelas andorinhas.

Revoada de andorinhas sobre estruturas metálicas pintadas.

12/29

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).

13/29

Corrosão

Por que combater à corrosão?

• Na maioria dos casos é mais barato.

• Conservação das reservas minerais.

• Economia de energia.

• Economia de água.

14/29

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

15/29

Corrosão Química

Exemplo:

• 2Fe + 3/2 O2 Fe2O3T= 400 C

- Alguns metais há a formação de camada apassivadora.

METAL + OXIGÊNIO ÓXIDO DO METAL

16/29

Corrosão Química

• Al• Fe a altas temp.• Pb• Cr• Aço inox• Ti

- Exemplos de metais que formam camada apassivadora de óxido com proteção eficiente.

17/29

Corrosão Química

- Exemplos de metais que formam camada apassivadora de óxido com proteção ineficiente.

• Mg

• Fe

18/29

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.

19/29

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.

20/29

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:

22/29

Corrosão Eletroquímica

Regra 1:

Aumentou Oxidou

Diminuiu Reduziu

Regra 2:

OxiDAção doa elétrons

REdução recebe elétrons 23/29

Corrosão Eletroquímica

OXIDAÇÃO

REDUÇÃO

24/29

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

25/29

Corrosão Eletroquímica

Exemplo 2: reação de óxido-redução do zinco com o cobre

Agente redutor: Zn(s)

Agente oxidante: Cu2+(aq)

26/29

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

27/29

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+

28/29

Próxima aula

• Potencial padrão

• Pilha eletroquímicas

29/29