Questão 17. As latas de conservas são fabricadas com lâminas de ferro revestidas com estanho e apresentando, no seu interior, uma película de verniz protetor inerte. Um determinado produto com pH = 2 foi embalado, a vácuo, numa dessas latas. No transporte, a lata foi amassada, ocorrendo fratura nos revestimentos de verniz e de estanho, deixando o ferro em contato direto com o produto. Dados os potenciais de redução:
a) Qual dos metais tende a sofrer corrosão? Justifique.
b) Escreva as reações anódica e catódica da pilha de corrosão formada.
b) Escreva as reações anódica e catódica da pilha de corrosão formada.
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e faz estas perguntas:
- Dados os potenciais padrão de redução:
- O produto embalado tem
. - A lata foi amassada e o ferro (revestimento de estanho/verniz fraturados) ficou em contato direto com o produto ácido.
Perguntas do enunciado:
a) Qual dos metais tende a sofrer corrosão? Justifique.
b) Escreva as reações anódica e catódica da pilha de corrosão formada.]
a) Qual dos metais tende a sofrer corrosão? Justifique.
b) Escreva as reações anódica e catódica da pilha de corrosão formada.]
Passo 2
Entendendo o que significam os potenciais de redução (aula rápida e essencial, sem formalidades complicadas).
- Um potencial padrão de redução
mede a tendência de uma espécie química em ganhar elétrons (ser reduzida). Quanto mais positivo for , maior a tendência a ser reduzida. - Quando duas meias-reações estão em contato (formando uma pilha), aquela com potencial de redução mais positivo age como cátodo (onde ocorre redução) e a que tem potencial mais negativo tende a perder elétrons — ou seja, a oxidar-se — e funciona como ânodo.
- Em termos práticos: o metal com o potencial de redução mais negativo (menos nobre) é o que tende a corroer (ser oxidado) quando há um agente que aceita elétrons (como
em meio ácido).
Passo 3
Atenção ao meio ácido: o
pode ser o par que recebe elétrons (cátodo). Precisamos saber qual é o potencial de redução desse par no meio com
.
Usamos a equação de Nernst para a meia-reação
A forma prática da equação de Nernst, a
(298 K), para este par é (derivação curta):
onde:
-
é o potencial sob as condições dadas, -
é o potencial padrão (para é ), -
é o número de elétrons (aqui ), -
é o quociente de reação. Para a meia-reação escrita, .
Assumindo pressão deigual a (atividade ), temos
Como
, obtemos a forma bem conhecida:
Para
:
(uso de
vem de
a
; o que importa é que esse é o valor padrão empregado em eletroquímica a
.)
Passo 4
Agora compare os potenciais de redução (todos num mesmo referencial):
Ordenando do maior (mais positivo) para o menor (mais negativo):
Interpretação prática:
- A meia-reação com maior potencial (
) será a que tende a ser reduzida (cátodo). - A meia-reação com menor potencial (
) tem maior tendência a perder elétrons — ou seja, o ferro tende a oxidar-se (ser o ânodo).
Logo, o ferro é o metal que tende a sofrer corrosão preferencialmente.]
Passo 5
Mostrando a espontaneidade pelo potencial da pilha (confiança extra para a resposta):
Escolhendo a redução de
como cátodo e a oxidação do ferro como ânodo, o potencial da pilha é
Substituindo:
Como
, a reação global é termodinamicamente espontânea na direção escrita: ferro oxida,
reduz.
Passo 6
Escrevendo explicitamente as meias-reações da pilha de corrosão (essas são as respostas solicitadas):
- Reação anódica (oxidação do ferro, onde o metal perde elétrons):
- Reação catódica (redução ocorrendo em regiões próximas, consumindo
; forma gás hidrogênio):
Comentário de amigo: então resumindo — o ferro exposto ao produto ácido cede elétrons e vira íons
; esses elétrons são usados para reduzir
a
. A pintura/estanho quebrados só ajudaram formando pontos onde essa célula local pode acontecer. Força de ânimo: é exatamente esse raciocínio por potenciais que cai em prova — identifique os potenciais, calcule o potencial do par ácido (se houver
), compare e escreva as meias-reações.
Resposta
(a) O ferro tende a sofrer corrosão.
(b) Reação anódica: . Reação catódica:
.
(b) Reação anódica: