A ferrugem causa um grande prejuizo: cerca de
da produção anual de aço é utilizada para repor peças ou estruturas oxidadas. Um estudante resolveu testar métodos para evitar a corrosão. Ele utilizou vários pregos de ferro, cobrindo metade da superficie de cada prego com fio de um metal. Ele usou como metais: prata (Ag); cobre (Cu); aluminio (Al); magnésio (Mg); e cálcio (Ca). O estudante deixou os pregos, cada um coberto com um desses metais, expostos à atmosfera por um mês. Após esse periodo o estudante verificou formação de ferrugem em qual(is) do(s) prego(s)? Por que apenas esse(s) prego(s) enferrujou(aram)?
Seguem os potenciais de redução de diferentes cátions:
Enferrujaram os pregos cobertos com magnésio e aluminio, pois eles têm potencial de redução maior que o ferro.
Seguem os potenciais de redução de diferentes cátions:
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo! Temos que descobrir quais pregos cobertos com certos metais (Prata, Cobre, Alumínio, Magnésio e Cálcio) enferrujaram após um mês expostos à atmosfera. A matéria envolvida aqui é a corrosão eletroquímica e o potencial de redução dos metais. Para resolver, vamos analisar os potenciais de redução apresentados e ver como eles influenciam na formação da ferrugem nos pregos.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é potencial de redução. Ele indica a tendência de uma substância ganhar elétrons (ser reduzida). Quanto maior o potencial de redução (mais positivo), menor a tendência de perder elétrons (ser oxidada). Inversamente, quanto menor (mais negativo), maior a tendência de ser oxidada.
Passo 3
Agora, olhando para a tabela de potenciais de redução:
Passo 4
Vamos comparar os potenciais de redução dos metais usados para cobrir os pregos com o potencial de redução do ferro (
):
- Ferro (
): $ \mathrm{E}^{0} = -0,44 \mathrm{~V} $ - Magnésio (
): $ \mathrm{E}^{0} = -2,37 \mathrm{~V} $ - Alumínio (
): $ \mathrm{E}^{0} = -1,66 \mathrm{~V} $ - Cobre (
): $ \mathrm{E}^{0} = +0,34 \mathrm{~V} $ - Prata (
): $ \mathrm{E}^{0} = +0,80 \mathrm{~V} $ - Cálcio (
): $ \mathrm{E}^{0} = -2,87 \mathrm{~V} $
Passo 5
Como o potencial de redução indica a tendência de um metal ser reduzido (ganhar elétrons), os metais com potenciais de redução mais baixos (mais negativos) têm maior tendência de ser oxidados. Isso significa que eles vão doar elétrons mais facilmente e, portanto, proteger o ferro da oxidação.
Passo 6
Analyzing the metals:
- Magnésio (
) e Alumínio ( ) têm potenciais de redução muito mais negativos que o ferro. Isso faz com que eles sejam oxidados preferencialmente. - Cobre (
) e Prata ( ) têm potenciais de redução mais positivos, o que os torna menos propensos a serem oxidados. - Cálcio (
) também tem um potencial de redução muito baixo, indicando alta tendência à oxidação.
Passo 7
Quando esses metais (Mg, Al e Ca) são usados para cobrir os pregos de ferro, eles atuam como ânodos de sacrifício. Isso significa que eles se corroem no lugar do ferro, protegendo-o da oxidação e, consequentemente, da formação de ferrugem.
Passo 8
Portanto, os pregos cobertos com Magnésio e Alumínio enferrujaram porque esses metais foram oxidados preferencialmente devido aos seus potenciais de redução mais baixos que o do ferro. Eles sacrificaram-se para proteger o ferro da corrosão.
Resposta
Os pregos cobertos com Magnésio e Alumínio enferrujaram, pois esses metais têm potenciais de redução mais baixos que o do ferro, fazendo com que sejam oxidados preferencialmente e protejam o ferro da corrosão.