(Fatec-SP) Cinco amostras de 300 g de ferro foram utilizadas para fabricar diferentes objetos, que foram levados para diferentes locais.
Identifique a alternativa em que a amostra deverá oxidar-se “enferrujar” mais rapidamente.
a) Limalha de ferro no porto de Santos.
b) Limalha de ferro no sertão semiárido.
c) Um martelo numa fazenda próxima a Manaus.
d) Um monte de pregos no porto de Santos.
e) Um martelo no sertão semiárido.
Identifique a alternativa em que a amostra deverá oxidar-se “enferrujar” mais rapidamente.
a) Limalha de ferro no porto de Santos.
b) Limalha de ferro no sertão semiárido.
c) Um martelo numa fazenda próxima a Manaus.
d) Um monte de pregos no porto de Santos.
e) Um martelo no sertão semiárido.
Passo 1
O enunciado dá cinco amostras de ferro, cada uma com
, transformadas em objetos diferentes e levadas a lugares diferentes. A pergunta é: em qual alternativa a amostra irá oxidar-se (enferrujar) mais rapidamente?
Dados relevantes que o enunciado fornece:
Dados relevantes que o enunciado fornece:
- Todas as amostras têm a mesma massa (
). - Tipos de objeto/amostra: limalha de ferro, martelo (peça maciça), monte de pregos.
- Locais: porto de Santos (ar costeiro, salino), sertão semiárido (muito seco), fazenda próxima a Manaus (região amazônica, muito úmida).
As alternativas são:
a) Limalha de ferro no porto de Santos.
b) Limalha de ferro no sertão semiárido.
c) Um martelo numa fazenda próxima a Manaus.
d) Um monte de pregos no porto de Santos.
e) Um martelo no sertão semiárido.
Passo 2
Explicação física-química do que é enferrujamento (aula básica):
- Enferrujamento é uma reação de oxidação do ferro que requer, essencialmente, presença de água (ou uma película de água) e oxigênio. É um processo eletroquímico, não apenas uma “queima”.
- Reações importantes (esquemáticas):
As espécies
e
formam hidróxidos que, por oxidação e hidratação, dão os óxidos e hidratos conhecidos como “ferrugem” (
).
- Fatores que aceleram o processo (explicação simples e intuitiva):
- Presença de água ou alta umidade: sem água a corrente eletroquímica não fecha e a ferrugem praticamente não ocorre.
- Presença de eletrólitos (por ex. cloreto de sódio, sal): o sal dissolve-se na película de água, aumentando a condutividade elétrica e acelerando as reações. Por isso peças metálicas próximas ao mar enferrujam mais rápido.
- Superfície exposta: quanto maior a área de contato ferro–ar–água, mais pontos anódicos e catódicos, maior a velocidade total de oxidação. Por isso pó, limalha e superfícies finas oxidam mais rápido que blocos maciços.
- Aeração/oxigênio disponível: sem oxigênio suficiente a reação catódica fica limitada. Em partes empilhadas e sem circulação de ar, a ferrugem pode ser mais lenta em algumas regiões.
- Temperatura e outras impurezas podem influenciar, mas os pontos acima são os principais para comparar as alternativas dadas.
Passo 3
Aplicando os critérios acima às alternativas (análise detalhada de cada caso):
-
a) Limalha de ferro no porto de Santos.
- Limalha = muitos pedaços muito pequenos → enorme área de superfície total exposta; cada fragmento tem superfície totalmente acessível ao ar e à água.
- Porto de Santos = ar costeiro com sal e alta umidade/névoa salina → presença de eletrólito (cloretos) e filmes de água salina sobre as partículas.
- Conclusão local: combinação “muito grande área” + “ambiente salino e úmido” favorece enferrujamento altíssimo e muito rápido.
-
b) Limalha de ferro no sertão semiárido.
- Limalha dá grande área, mas o semiárido tem baixa umidade e pouca água disponível; sem filme de água contínuo a reação eletroquímica é severamente limitada.
- Conclusão local: apesar da área grande, a escassez de umidade faz o processo ser bem mais lento do que em ambiente úmido/salino.
-
c) Martelo numa fazenda próxima a Manaus.
- Martelo = peça maciça, área de superfície relativamente pequena comparada à limalha.
- Região de Manaus = clima muito úmido (alto teor de umidade relativa, chuvas frequentes) → água abundante e oxigênio; porém é água doce (sem sal marinho).
- Conclusão local: condições de umidade muito favoráveis para ferrugem, mas a menor área do martelo reduz a velocidade absoluta quando comparada a uma massa equivalente de limalha. Ainda assim, um martelo em Manaus enferruja rápido comparado a ambientes secos.
-
d) Monte de pregos no porto de Santos.
- Mesmo sendo no porto (ambiente salino e úmido), o fato de os pregos estarem empilhados/agrupados reduz a área efetivamente exposta; partes internas têm pouca circulação de ar (oxigênio limitado), o que pode criar microambientes (algumas regiões podem ficar úmidas mas pobremente aeradas).
- Em geral as superfícies externas do monte vão corroer rápido, mas o conjunto de 300 g em forma de monte tem menos superfície livre do que a mesma massa transformada em limalha solta.
- Conclusão local: enferrujamento acelerado pelo sal, mas, por causa do empilhamento/contato, a taxa média total tende a ser menor que a da limalha solta no mesmo ambiente.
-
e) Martelo no sertão semiárido.
- Martelo = pouca área; sertão = muito seco → praticamente a combinação menos favorável para ferrugem.
- Conclusão local: enferrujamento bem lento, provavelmente o mais lento entre as opções.
Passo 4
Comparação final e conclusão lógica:
- O enferrujamento mais rápido ocorre quando os três ingredientes principais (superfície exposta grande, água/umidade suficiente e eletrólito que aumenta a condutividade) estão simultaneamente presentes.
- A alternativa (a) junta exatamente esses três fatores: limalha (máxima área exposta) + porto de Santos (umidade alta + sal marinho). Isso gera uma película de água salina em cada fragmento de limalha, permitindo correntes eletroquímicas intensas em toda a massa e, portanto, oxidação muito rápida.
- As outras alternativas carecem de pelo menos um desses fatores essenciais (ou falta de umidade no semiárido, ou pouca área no martelo, ou contato/empilhamento nos pregos), então não superam (a) em velocidade de enferrujamento.
Resposta
a) Limalha de ferro no porto de Santos.