Um engenheiro precisa proteger uma tubulagto de aço (Fe) enterrada contra corrosåo, utilizando uma barra de magnésio (Mg) como anodo de sacrificio.
a) Escreva as semirreações de oxidaçio e redução que ocorrem no sistema.
b) Identifique qual metal atua como anodo e qual stus como cilodo.
a) Escreva as semirreações de oxidaçio e redução que ocorrem no sistema.
b) Identifique qual metal atua como anodo e qual stus como cilodo.
Passo 1
O enunciado nos dá: uma tubulação de aço (Fe) enterrada será protegida contra corrosão usando uma barra de magnésio (Mg) como ânodo de sacrifício. Perguntas a responder:
- (a) Escrever as semirreações de oxidação e redução que ocorrem no sistema.
- (b) Identificar qual metal atua como ânodo e qual atua como cátodo.
Informações implícitas que vamos usar: a barra de Mg fornece elétrons ao sistema (ânodo sacrificial); a tubulação de Fe recebe esses elétrons (fica catódica e assim não se oxida). Vamos listar as semirreações relevantes e justificar por potencial padrão.
Passo 2
Entendendo semirreações (rápido e prático):
- Oxidação é perda de elétrons. Escreve-se mostrando elétrons no produto. Ex.: um metal M que perde dois elétrons:
- Redução é ganho de elétrons. Escreve-se mostrando elétrons no reagente. Ex.: íon que recebe dois elétrons:
Na proteção catódica por anodo de sacrifício, o metal sacrificado é oxidado (perde elétrons) e os elétrons fluem para a estrutura a proteger; no ponto protegido ocorre uma reação de redução (normalmente redução de oxigênio no solo ou, se houver íons metálicos, redução desses íons).
Passo 3
Escrevendo a semirreação de oxidação de magnésio (fácil de memorizar):
- O magnésio metálico oxida-se formando
e liberando dois elétrons:
Explicação didática: Mg é um metal com tendência grande a perder elétrons (alta reatividade relativa); cada átomo de Mg libera
elétrons ao virar
.
Passo 4
Qual é a semirreação de redução que ocorre no cátodo (tubulação de Fe)? Existem duas apresentações úteis que costumam aparecer em provas — a idealizada (redução do íon ferro) e a mais realista para solo (redução do oxigênio dissolvido). Vou mostrar as duas e explicar qual é mais comum no caso de tubulações enterradas.
Opção A — redução do íon ferro (forma direta, útil para entender proteção do metal):
Essa reação representa depósito de ferro a partir de íons
. Na prática, se houver íons
na solução, esse é um possível processo de redução.
Opção B — redução de oxigênio (reação mais comum em solos aerados):
Explicação: em solos com oxigênio dissolvido, o que realmente consome os elétrons fornecidos pelo ânodo é a redução do oxigênio; por isso a tubulação não se oxida — as correntes vão para a redução de
. Note que essa reação usa
elétrons, então ela exige que a oxidação do anodo gere a mesma quantidade de elétrons (balanço que veremos adiante).
Passo 5
Como decidir qual metal se oxida? Use potenciais padrão de redução (tabela). Valores típicos (padrão, em eletrólito aquoso):
Interpretação didática: quanto mais negativo for
de um par redução, mais fácil para esse metal perder elétrons (ou seja, mais facilmente oxidará). Assim,
(com
) é muito mais reativo (facilmente oxidável) que
(com
).
Passo 6
Testando espontaneidade (controle da direção da reação global):
- Se tomarmos como redução no cátodo o par
, o potencial da célula padrão seria
- Como
, a reação global é espontânea na direção em que é oxidado e (ou outra espécie aceitadora de elétrons) é reduzida. Conclusão: Mg age como ânodo (se sacrificando) e Fe atua como cátodo (protegido).
Passo 7
Balanceamento quando a redução é a de oxigênio (caso realístico):
- Cada
libera . A reação de redução de requer . Logo, faça duas oxidações de Mg:
e combine com
Somando (elétrons cancelam) dá a reação global realística:
Isso mostra como o magnésio se consome (transforma-se em
) enquanto oxigênio é reduzido; a tubulação permanece metálica pois não perde elétrons.
Passo 8
Resumo prático (como escrever rápido na prova):
- Escreva a semirreação de oxidação do anodo sacrificial com elétrons no produto.
- Identifique a semirreação de redução provável (se o enunciado não disser, prefira redução de oxigênio para solos aerados).
- Ajuste coeficientes para que o número de elétrons seja igual nas duas semirreações.
- Use potenciais padrão para justificar qual metal se oxida (mais negativo → oxida).
Resposta
(a) Oxidação (ânodo, magnésio):
Redução (cátodo, reação mais provável no solo — oxigênio):
(Alternativamente, se houver íons ferro na solução, a redução seria:
.)
(b) Ânodo:
(barra de magnésio, se sacrifica).
Cátodo: (tubulação de aço, fica protegida).
Cátodo: