TÓPICOS ESPECIAIS EM CORROSÃO (OPTATIVA)

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1 TÓPICOS ESPECIAIS EM CORROSÃO (OPTATIVA)
Professor: Rodrigo Carvalho Mori 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

2 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

3 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

4 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

5 Corrosão A deterioração leva: O Químico deve:
Modificam as propriedades dos materiais 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. 5/29

6 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

7 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

8 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 projetos 8/29

9 Corrosão Exemplos: Incrustações em tubos de trocador de calor.
Crostas de carbonato de cálcio em tubo de sistema de geração de vapor. 9/29

10 Corrosão Corrosão em componente de aço inoxidável AISI 316 usado no corpo humano. Feixe de tubos de trocador com grande número de tubos plugados enferrujados. 10/29

11 Corrosão Água ferruginosa devido à contami-nação com óxido de ferro Fe2O3.nH2O, proveniente da corrosão na tubulação de alimentação de água potável. Incrustação de óxidos de ferro em tubulação de água bruta usada industrialmente. 11/29

12 Corrosão Revoada de andorinhas sobre estruturas metálicas pintadas.
Deterioração em componentes das estruturas atingidas pelo produto excretado pelas andorinhas. 12/29

13 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

14 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

15 Corrosão Eletroquímica
Corrosão eletroquímica x Química: Corrosão Química Corrosão Eletroquímica 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

16 Corrosão Química Exemplo: 2Fe + 3/2 O2  Fe2O3 T= 400 C
METAL + OXIGÊNIO  ÓXIDO DO METAL Exemplo: 2Fe + 3/2 O2  Fe2O3 T= 400 C - Alguns metais há a formação de camada apassivadora. 16/29

17 Corrosão Química Al Fe a altas temp. Pb Cr Aço inox Ti
- Exemplos de metais que formam camada apassivadora de óxido com proteção eficiente. Al Fe a altas temp. Pb Cr Aço inox Ti 17/29

18 Corrosão Química - Exemplos de metais que formam camada apassivadora de óxido com proteção ineficiente. Mg Fe 18/29

19 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

20 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

21 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 CaCO3 21/29

22 Corrosão Eletroquímica
Regras Gerais: 1 – Família 1A, hidrogênio (H) e prata (Ag) têm NOX = +1 2 – Família 2A, zinco (Zn) têm NOX = – Alumínio (Al) tem NOX = +3 4 – Oxigênio (a não ser em peróxidos, NOX -1) tem NOX= -2 5 – 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. 22/29

23 Corrosão Eletroquímica
Regra 1: Aumentou Oxidou Diminuiu Reduziu Regra 2: OxiDAção doa elétrons REdução recebe elétrons 23/29

24 Corrosão Eletroquímica
REDUÇÃO OXIDAÇÃO 24/29

25 Corrosão Eletroquímica
Exemplo 1: reação do zinco na presença de ácido clorídrico Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 Zn + 2H Zn H2 Reação de oxidação (anódica): Zn Zn e Reação de redução (catódica): 2 H+ + 2e H2 Regra do CRAO Cátodo reduz Ânodo oxida 25/29

26 Corrosão Eletroquímica
Exemplo 2: reação de óxido-redução do zinco com o cobre Agente redutor: Zn(s) Agente oxidante: Cu2+(aq) 26/29

27 Corrosão Eletroquímica
Exemplo de reação de óxido-redução mais complexa. NaBr + MnO2 + H2SO4      MnSO4 + Br2 + H2O + NaHSO4 Fazendo o balanceamento, obtém-se: 2NaBr + MnO2 + 3H2SO4      MnSO4 + Br2 + 2H2O + 2NaHSO4 27/29

28 Corrosão Eletroquímica
Exercícios: Balancear a reação abaixo, indicando qual é o agente redutor e o agente oxidante. Balancear a equação global abaixo e decompor a mesma nas reações anódica e catódica e indicar o agente redutor e o agente oxidante. KMnO4 + H2O2 + H2SO4      K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2 Al3+ + Mg(s)      Al(s) + Mg2+ 28/29

29 Próxima aula Potencial padrão Pilha eletroquímicas 29/29