Para evitar a corrosão de estruturas metálicas enterradas, como dutos e tanques, engenheiros utilizam sistemas de proteção catódica. Uma das técnicas consiste em acoplar um metal mais reativo ao ferro, de modo que ele seja oxidado no lugar do ferro, protegendo a estrutura. Em um teste experimental, uma célula galvânica foi montada usando ferro ( Fe ) e magnésio ( Mg ). As soluções eletrolíticas usadas são
e
. Os potenciais padrão de eletrodo são dados por:
Qual dos metais será consumido com o tempo? Explique por que isso representa um método de proteção catódica.
Passo 1
Beleza, olha só o que o exercício tá pedindo: temos um sistema de proteção catódica usando ferro e magnésio. As soluções são 1,0 M de FeSO₄ e 1,0 M de MgSO₄, e os potenciais-padrão são
O que queremos descobrir é qual metal vai se consumir (virar íon) com o tempo e por que isso protege o ferro. Para resolver a parada a gente vai precisar de conceitos de célula galvânica, saber que o eletrodo com potencial mais negativo vira ânodo (oxida) e o com maior potencial vira cátodo (reduz).
Passo 2
Primeiro, escreve as meias-reações de oxidação e suas constantes de redução:
Aqui a gente já sabe que, em uma célula galvânica, o eletrodo com potencial de redução mais baixo (mais negativo) vai preferir fazer o caminho inverso (oxidação) para liberar elétrons.
Passo 3
Compara os potenciais:
Isso significa que o magnésio é muito mais “ansioso” para se oxidar (perder elétrons) do que o ferro. Então a meia-reação de oxidação (inversa da (1)) vai ocorrer no ânodo:
Enquanto isso, no cátodo rola a redução do Fe²⁺:
Passo 4
Como no ânodo o metal se consome (vira íon e vai pra solução), o magnésio vai se dissolver ao longo do tempo. O ferro fica no cátodo, ganhando elétrons, então ele não oxida – ou seja, não enferruja.
Passo 5
Isso é justamente a ideia de proteção catódica: você “sacrifica” um metal mais reativo (o magnésio, que vira íon facilmente) para que ele seja oxidado no lugar do ferro. O ferro vira o cátodo e, por estar sempre ganhando elétrons, não se corrói.
Resposta
O magnésio será consumido (oxida) com o tempo. Isso protege o ferro porque o Mg funciona como ânodo de sacrifício, desviando a oxidação e mantendo o ferro como cátodo, onde ele não enferruja.