O ferro (Fe) é comumente revestido com uma fina camada de estanho metálico ( Sn ) para a prevenção da corrosão. (a) Use os potenciais de redução-padrão para determinar se o estanho oferece proteção catódica ao Fe; (b) O que acontece se o revestimento de Sn sobre o Fe for rompido em presença de um meio aquoso levemente ácido e aerdo? Explicar com reações.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (a) usar potenciais padrão de redução para decidir se o estanho (
) oferece proteção catódica ao ferro (
); (b) explicar o que acontece se o revestimento de
for rompido numa solução aquosa levemente ácida e aerada, apresentando as reações envolvidas.
Informações dadas / necessárias que vou usar (valores padrão retirados de tabelas convencionais de potenciais de redução-padrão):
Informações dadas / necessárias que vou usar (valores padrão retirados de tabelas convencionais de potenciais de redução-padrão):
Estas são as grandezas que determinam qual metal tende a oxidar (atuar como ânodo) ou reduzir (atuar como cátodo) num contato galvânico.
Passo 2
Entendendo o conceito (mini-aula): o que é potencial padrão e como decidir quem corroe.
- Cada meia-reação de redução tem um potencial padrão
. Valores mais positivos indicam maior tendência a ser reduzido (ser o cátodo); valores mais negativos indicam maior tendência a ser oxidado (ser o ânodo). - Numa célula galvânica espontânea, a meia-reação com menor
(mais negativa) ocorre na direção de oxidação (perde elétrons) e a com maior ocorre na direção de redução (ganha elétrons). - A diferença de potencial da célula é dada por
Se
, a reação global é espontânea nessa direção.
Exemplo simples (já útil aqui): se escolhermos a redução de como cátodo e a oxidação de
como ânodo, usamos a fórmula acima para avaliar se essa combinação é espontânea.
Exemplo simples (já útil aqui): se escolhermos a redução de
Passo 3
Aplicando a fórmula aos valores dados (aqui vou calcular passo a passo):
- Tomamos como redução no cátodo a reação
com . - Tomamos como redução no ânodo (a ser invertida para oxidação) a reação
com .
Calculamos
Como
, a combinação “
oxida e
reduz” é termodinamicamente favorável. Interpretação prática: o ferro tem maior tendência a oxidar (se deteriorar) do que o estanho; o estanho é mais nobre (mais positivo) que o ferro.
Passo 4
Conclusão da parte (a) com linguagem direta e didática: para haver proteção catódica do ferro, o revestimento deveria ser um metal menos nobre (com potencial mais negativo) que o ferro — esse metal “sacrifica-se” e corrói preferencialmente (ex.:
,
). Como
tem potencial menos negativo que
(
vs
), o estanho não pode proteger catodicamente o ferro; pelo contrário, quando galvanicamente acoplados, o ferro será o ânodo e corroerá enquanto o estanho permanece como cátodo.
Passo 5
Agora a parte (b): o que ocorre se o revestimento de
for rompido em meio aquoso levemente ácido e aerado — explicação passo a passo e reações.
- Formação de uma célula galvânica local: sob o rompimento, a área de ferro exposta atua como ânodo (dá elétrons) e áreas do estanho ou da superfície molhada onde o oxigénio se reduz atuam como cátodo. Os elétrons fluem do ânodo (Fe) para o cátodo (região do Sn ou área onde ocorre redução do oxigénio).
- Meia-reação de oxidação (ânodo, ferro metálico perde elétrons):
- Meia-reação de redução (cátodo, oxigénio dissolvido em meio levemente ácido toma elétrons). Em meio ácido aerado a redução do oxigénio é
- Balanceando elétrons (multiplicamos a oxidação por 2) e somando, obtemos a reação global imediata:
Isto mostra que o ferro se dissolve formando
enquanto o oxigénio é consumido — essa é a corrosão eletroquímica do ferro sob o defeito do revestimento.
5) Oxidação secundária e formação de “ferrugem”: os íons formados são frequentemente oxidáveis pelo oxigénio dissolvido para
:
5) Oxidação secundária e formação de “ferrugem”: os íons
e então os
hidrolisam e precipitam como hidróxidos/óxidos hidratados (ferrugem), por exemplo
que por desidratação leva a compostos como
(a “ferrugem”).
6) Consequência prática: o ferro corroído sob o rompimento vai degradar localmente, podendo criar cavidades e destacar o revestimento; o estanho, sendo cátodo, tende a permanecer metálico e não se sacrificar. Isso é corrosão galvânica localizada — exatamente o problema de revestimentos nobres sobre metais menos nobres.
6) Consequência prática: o ferro corroído sob o rompimento vai degradar localmente, podendo criar cavidades e destacar o revestimento; o estanho, sendo cátodo, tende a permanecer metálico e não se sacrificar. Isso é corrosão galvânica localizada — exatamente o problema de revestimentos nobres sobre metais menos nobres.
Passo 6
Resumo final e dica de prova (motivação curta): memorize os potenciais usuais (
cerca de
,
cerca de
) e use a regra “mais negativo = oxida (ânodo), mais positivo = reduz (cátodo)”. Para questões de prova, escreva as meias-reações, calcule
rapidamente e, se positivo, diga qual metal será anódico (corroerá). Você consegue — respira fundo e treina um exercício semelhante com
sobre
para ver o caso contrário (proteção catódica).
Resposta
(a) Não;
não oferece proteção catódica ao
(
e
, logo o
oxida).
(b) Ao romper o revestimento em meio aquoso levemente ácido e aerado, forma-se uma célula galvânica local:
(b) Ao romper o revestimento em meio aquoso levemente ácido e aerado, forma-se uma célula galvânica local:
reação global:
seguida de oxidação/precipitação que gera
e hidróxidos/óxidos hidratados (ferrugem).