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: 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

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 projetos 8/29

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

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

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

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

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

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

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 CaCO3 21/29

Corrosão Eletroquímica Regras Gerais: 1 – Família 1A, hidrogênio (H) e prata (Ag) têm NOX = +1 2 – Família 2A, zinco (Zn) têm NOX = +2 3 – 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

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

Corrosão Eletroquímica REDUÇÃO OXIDAÇÃO 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 reduz Ânodo 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 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

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

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