Levando em conta a reação motora da corrosão de metais em meio levemente ácido
, bem como os seguintes valores de potencial de eletrodo padrão:
, preveja se o ferro irá sofrer corrosão em
e a
. Use como critério da ocorrência de corrosão a tendência termodinâmica de formar uma solução
de íons metálicos próximos da superfície metálica. Discuta a previsão encontrada com o que ocorre na realidade.
Passo 1
Beleza, vamos lá. O enunciado pede pra gente prever se o ferro vai corroer em pH = 6 e 25 °C. O conteúdo é eletroquímica: a reação catódica da corrosão em meio ácido
e o par do ferro
O critério é termodinâmico: se a tendência for formar [Fe²⁺] ≈ 10⁻⁶ mol L⁻¹ junto à superfície, a corrosão ocorre. Vamos usar a equação de Nernst, temperatura e pH, passo por passo.
Passo 2
Conteúdo aplicado: equação de Nernst
Para a reação do oxigênio,
(supondo
atm, ar ambiente).
Em 25 °C, V, logo
Em 25 °C,
Calculemos o ln:
Então
Passo 3
Agora o ferro. Para
M e
:
$$E_{Fe} = E^\circ_{Fe} + \frac{RT}{2F}\ln[Fe^{2+}]
= -0{,}44 + \frac{0{,}0257}{2}\ln(10^{-6}).E_{Fe} = -0{,}44 + 0{,}01285\times(-13{,}82)
\approx -0{,}44 - 0{,}178 = -0{,}618\ \mathrm V.$$
Passo 4
Comparando os dois potenciais:
E ≈ 0,865 V (oxigênio) é muito maior que E
≈ –0,618 V (ferro).
Num circuito aberto, o potencial de corrosão (onde as correntes anódica e catódica se igualam) cairá num valor entre esses dois, mas como o eletrodo de ferro tem potencial muito negativo, ele tende a oxidar (Fe→Fe²⁺) e doar elétrons para a redução do O₂. Isso significa que, termodinamicamente, vai rolar corrosão até atingir [Fe²⁺] ~ 10⁻⁶ M.
E
Num circuito aberto, o potencial de corrosão (onde as correntes anódica e catódica se igualam) cairá num valor entre esses dois, mas como o eletrodo de ferro tem potencial muito negativo, ele tende a oxidar (Fe→Fe²⁺) e doar elétrons para a redução do O₂. Isso significa que, termodinamicamente, vai rolar corrosão até atingir [Fe²⁺] ~ 10⁻⁶ M.
Passo 5
No mundo real, embora a termodinâmica diga “corrosão rolando solta”, o ferro forma filmes de óxidos ou hidróxidos (camada passiva) que diminuem muito a velocidade. Em pH 6, costuma aparecer Fe(OH)₂/Fe(OH)₃, que atrapalham o contato contínuo com o meio. Então termodinamicamente dá corrosão, mas cineticamente ela fica bem mais lenta por causa desses sais protetores.
Resposta
Termodinamicamente o ferro pode corroer em pH 6 (pois
e isso sustenta [Fe²⁺] ~ 10⁻⁶ M), mas na prática a formação de filmes de hidróxidos “trava” o processo e a corrosão fica bem mais lenta.