Complete a tabela para cada item solicitado. Os itens ((a) a (g)) deverão ser calculados com os parâmetros fornecidos pela tabela abaixo.
Parâmetros eletroquímicos das reações que ocorrem na interface níquel/solução 0,6 molar de íons de níquel num banho contendo sulfato de níquel, p H=3, T=25^{\circ} \mathrm{C}.
Parâmetro Valor Referência
Para a reação \mathrm{Ni}^{2+}+2 e \leftrightarrows \mathrm{Ni}
Potencial de equilíbrio padrão -0,257 \mathrm{~V} CRC (1988)
Potencial de equilíbrio 0,6 molar de \mathrm{Ni}^{2+}
Atividade = 0,03372 molar
Calcular
ícorr da reação
\mathrm{Ni}^{2+}+2 e \leftrightarrows N i
2.10^{-9} \mathrm{~A} / \mathrm{cm}^{2}(1 molar) para meio de sulfato Shreir (1977)
\mathrm{V}_{\text {corr }} Calcular
Calcular
Para a reação \mathbf{2} \boldsymbol{H}^{+}+\mathbf{2} \boldsymbol{e} \leftrightarrows \boldsymbol{H}_{\mathbf{2}}
Potencial de equilíbrio padrão zero CRC (1988)
Potencial de equilíbrio \mathrm{pH}=3,0 Calcular
b) Calcular o valor da velocidade de corrosão da reação \mathrm{Ni}^{2+}+ 2 e \leftrightarrows N i para 25^{\circ} \mathrm{C} e banho a base de sulfato de níquel. (Valor: 1,0 ponto)

Passo 1

Dados fornecidos e o que se pede:
  • Reação: \mathrm{Ni}^{2+}+2e\leftrightarrows\mathrm{Ni}.
  • Corrente de corrosão fornecida para meio sulfato (concentração indicada como 1 molar na referência): \;i_{\text{corr}} = 2\times10^{-9}\\ \mathrm{A/cm^{2}}.
  • Temperatura: 25^\circ\mathrm{C} (não afeta diretamente a fórmula básica que usaremos).
  • Massa atômica do níquel (valor padrão): \;M = 58,69\\ \mathrm{g/mol}.
  • Número de elétrons trocados na reação: \;n = 2.
  • Densidade do níquel (valor padrão): \;\rho = 8,91\\ \mathrm{g/cm^{3}}.
  • Constante de Faraday: \;F = 96485\\ \mathrm{C/mol}.
  • Segundos por ano (usaremos o ano juliano médio): \;t_{\text{ano}} = 31\,557\,600\\ \mathrm{s/ano}.
O que queremos calcular: velocidade de corrosão (taxa de perda de espessura) em \mathrm{mm/ano} (e apresentarei também em \mu\mathrm{m/ano} para intuição).

Passo 2

Fórmula e justificativa (passo a passo didático):
  1. A densidade de corrente i_{\text{corr}} (A/cm ^2) corresponde a uma carga por segundo por área; convertida em mol de metal dissolvido por segundo por área temos:
\text{mol/(s·cm}^2)=\frac{i_{\text{corr}}}{nF}.
Explicação: \;i_{\text{corr}} tem unidades \mathrm{C/s·cm^{2}}. Cada mol de níquel envolve \;nF coulombs, então dividindo obtemos mol/s por cm ^2.
  1. Convertendo para massa dissolvida por tempo e área:
\text{g/(s·cm}^2)=\frac{i_{\text{corr}}\;M}{nF},
onde \;M é em \mathrm{g/mol}.
  1. Para obter perda de espessura (cm/s) dividimos pela densidade \rho (g/cm ^3):
\text{cm/s}=\frac{1}{\rho}\cdot\frac{i_{\text{corr}}\,M}{nF}.
  1. Converter cm/s para mm/ano: multiplica-se por t_{\text{ano}} (s/ano) e por 10 (pois 1\\ \mathrm{cm}=10\\ \mathrm{mm}):
\text{mm/ano}=\frac{i_{\text{corr}}\,M}{nF\rho}\times t_{\text{ano}}\times 10.
Essa é a fórmula final que usaremos.

Passo 3

Substituição numérica e cálculo passo a passo.
Escrevendo a expressão:
\text{v}_{\text{corr}}(\mathrm{mm/ano})=\frac{i_{\text{corr}}\;M\;t_{\text{ano}}\;10}{nF\rho}.
Substituindo os valores:
i_{\text{corr}}=2\times10^{-9}\\ \mathrm{A/cm^{2}}, \quad M=58{,}69\\ \mathrm{g/mol}, \quad t_{\text{ano}}=31\,557\,600\\ \mathrm{s},
n=2,\quad F=96485\\ \mathrm{C/mol},\quad \rho=8{,}91\\ \mathrm{g/cm^{3}}.
Calculemos numerador e denominador separadamente:
Numerador:
i_{\text{corr}}\times M \times t_{\text{ano}}\times 10 =2\times10^{-9}\times58{,}69\times31\,557\,600\times10.
Primeiro combine i_{\text{corr}}\times10 = 2\times10^{-8}.
Calcule 58{,}69\times31\,557\,600 = 1\,852\,115\,544 (produto direto).
Logo numerador =2\times10^{-8}\times1\,852\,115\,544 = 37{,}04231088.
Denominador:
nF\rho = 2\times96485\times8{,}91 = 1\,719\,362{,}7\\ (\text{aprox.}).
Agora a divisão:
\text{v}_{\text{corr}}(\mathrm{mm/ano})=\frac{37{,}04231088}{1\,719\,362{,}7}\approx 2{,}15493\times10^{-5}\\ \mathrm{mm/ano}.
Converter para micros por ano ( \mu\mathrm{m/ano}): multiplicar por 1000:
\text{v}_{\text{corr}}\approx 0{,}0215493\\ \mu\mathrm{m/ano}.

Passo 4

Interpretação curta e incentive:
  • O valor obtido é extremamente pequeno porque a corrente de corrosão fornecida é muito baixa ( 2\times10^{-9}\\ \mathrm{A/cm^{2}}), o que indica praticamente nenhuma corrosão mensurável no tempo de um ano.
  • Na prova: memorize a dedução funda­mental (corrente → mol/s → massa/s → espessura/s → mm/ano) e a fórmula final; isso evita decorar constantemente constantes.

Resposta

2{,}15\times10^{-5}\\ \mathrm{mm/ano}
0{,}0215\\ \mu\mathrm{m/ano}

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