Esquematize uma pilha de corrosão galvânica formada, quando uma placa de ferro e outra de cobre são imersas em solução aquosa de
e conectadas. Dê as reações que podem ocorrer no catodo e no anodo.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) esquematizar uma pilha de corrosão galvânica formada quando uma placa de ferro e outra de cobre são imersas em solução aquosa de
(m/m) e conectadas; (2) dar as reações que podem ocorrer no catodo e no anodo.
Informações relevantes fornecidas: placa de ferro, placa de cobre, solução aquosa de e as placas estão eletricamente conectadas.
Informações relevantes fornecidas: placa de ferro, placa de cobre, solução aquosa de
Passo 2
Entendendo a ideia básica (sem jargões complicados): quando dois metais diferentes ficam imersos no mesmo eletrólito e são conectados por um fio, forma-se uma pilha galvânica. Isso acontece porque um dos metais é menos nobre (mais facilmente oxida) e o outro é mais nobre (menos propenso a oxidar). O metal que oxida é o anodo (perde elétrons) e sofre corrosão; o metal que recebe elétrons é o cátodo (onde ocorre a redução) e fica protegido. No nosso caso concreto, ferro e cobre: o ferro é menos nobre que o cobre, então o ferro será o anodo e o cobre o cátodo. Eletricamente: os elétrons fluem do ferro para o cobre pelo fio externo; iões no eletrólito fazem a corrente iônica que fecha o circuito.
Passo 3
Reação anódica principal (o ferro se oxida): explicar e escrever.
Por definição, oxidação significa perda de elétrons. O ferro metálico perde elétrons e vira ião ferroso. A equação básica é:
Por definição, oxidação significa perda de elétrons. O ferro metálico perde elétrons e vira ião ferroso. A equação básica é:
Aqui:
é o átomo metálico que perde dois elétrons;
é o ião ferroso solto na solução;
são os elétrons liberados que vão pelo fio até o cátodo. Em presença de cloreto,
pode formar complexos solúveis como
(ou permanecer como íon aquoso) e também favorecer corrosão localizada.
Passo 4
Reações catódicas mais prováveis na solução de
: explicar opções e escolher a mais provável.
Em solução aquosa aerada (com oxigénio dissolvido, como é o caso normal), a reação de redução mais comum é a redução do oxigénio dissolvido. Essa reação consome elétrons vindos do anodo e produz íons hidróxido:
Em solução aquosa aerada (com oxigénio dissolvido, como é o caso normal), a reação de redução mais comum é a redução do oxigénio dissolvido. Essa reação consome elétrons vindos do anodo e produz íons hidróxido:
Explicação:
é o oxidante que aceita elétrons;
e os elétrons formam íons
. Esta reação ocorre preferencialmente sobre a placa de cobre (cátodo), porque o cobre é mais nobre e serve como superfície onde a redução é favorecida.
Alternativa possível (se o meio estiver pobre em oxigénio ou muito ácido): evolução de hidrogénio. Reações alternativas:
Alternativa possível (se o meio estiver pobre em oxigénio ou muito ácido): evolução de hidrogénio. Reações alternativas:
ou, em meio ácido,
Mas para solução neutra/ligeramente salina e aerada, a redução do
é a mais comum.
Passo 5
Combinação e reação global parciais: balanceando elétrons.
A reação anódica dá por átomo de
. A redução do oxigénio consome
. Multiplicamos a reação anódica por 2 para igualar elétrons:
A reação anódica dá
Somando com a redução do oxigénio:
obtém-se a reação global parcial:
Os
formam hidróxidos com os
:
E posteriormente, na presença de oxigénio e água, o hidróxido ferroso pode oxidar para hidróxido férrico/ruga (óxidos hidratados), que é o “ferrugem”:
ou simplificando: formação de óxidos/hidróxidos de ferro que aparecem como ferrugem marrom-avermelhada.
Passo 6
Esquema físico e observações práticas (como desenhar na prova mentalmente):
- Desenhe duas placas verticais mergulhadas na solução: à esquerda
(anodo), à direita (catodo). - Conecte as placas por um fio externo: os elétrons fluem do
para o pelo fio. Indique essa seta. - No eletrólito, indique que iões
e movem-se para completar a corrente iônica; especialmente pode migrar e atacar filmes protetores no ferro, favorecendo a corrosão localizada. - Marque que a corrosão efetiva (perda de metal) ocorre na superfície do ferro (anodo); a superfície do cobre permanece praticamente intacta (catodo).
Observação importante para a prova: se a área catódica (cobre) for muito grande comparada à área anódica (pequeno ponto de ferro conectado a grande cobre), a densidade de corrente de corrosão no anodo aumenta muito e a corrosão do ferro acelera — regra prática: anodo pequeno + catodo grande = corrosão rápida do anodo.
Passo 7
Pontos adicionais úteis para a prova (resumo rápido, sem complicar):
- Principais reações: anódica = oxidação do ferro; catódica = redução do oxigénio (em solução aerada).
- O
do não participa diretamente nas reações de elétrons, mas facilita corrosão porque forma complexos solúveis com ( ) e rompe películas protetoras, aumentando taxa de corrosão e causando pites. - Se o meio for sem oxigénio, a reação de redução pode ser evolução de
(hidrogénio).