Quais os tipos de tratamentos podem ser utilizados nos materiais metálicos para prevenir a corrosão eletroquímica?
Cite e explique 3 formas diferentes de proteger o Fe. Utilize os potenciais padrão e as propriedades químicas para embasar a explicação.
Cite e explique 3 formas diferentes de proteger o Fe. Utilize os potenciais padrão e as propriedades químicas para embasar a explicação.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado quer saber como prevenir corrosão eletroquímica em ferro (Fe), citando 3 tratamentos diferentes e usando potenciais padrão e química pra justificar. O conteúdo aqui é a química de corrosão: entender que ferro se oxida (Fe → Fe²⁺ + 2 e⁻) e que, dependendo do tratamento, a gente muda as reações envolvidas. Pra resolver, a gente vai:
- lembrar o conceito de reação anódica (oxidação) e catódica (redução), usando potenciais padrão,
- ver 3 técnicas de proteção, explicando pra que serve e por que funciona via potenciais e propriedades químicas.
Passo 2
Tratamento 1 – Proteção galvânica (galvanização)
– Teoria: nosso ferro vira o ânodo e um metal mais ativo (mais negativo) vira o cátodo. O metal mais ativo “sofre” primeiro a oxidação no lugar do ferro.
– Potenciais padrão relevantes:
• Fe²⁺/Fe: E° = –0,44 V
• Zn²⁺/Zn: E° = –0,76 V
Como E°(Zn) < E°(Fe), o zinco se oxida preferencialmente:
Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻ (anódica)
Enquanto isso o ferro fica protegido. É por isso que a galvanização (revestimento de Zn sobre Fe) funciona: o Zn “se sacrifica” e impede o Fe de virar Fe²⁺.
– Teoria: nosso ferro vira o ânodo e um metal mais ativo (mais negativo) vira o cátodo. O metal mais ativo “sofre” primeiro a oxidação no lugar do ferro.
– Potenciais padrão relevantes:
• Fe²⁺/Fe: E° = –0,44 V
• Zn²⁺/Zn: E° = –0,76 V
Como E°(Zn) < E°(Fe), o zinco se oxida preferencialmente:
Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻ (anódica)
Enquanto isso o ferro fica protegido. É por isso que a galvanização (revestimento de Zn sobre Fe) funciona: o Zn “se sacrifica” e impede o Fe de virar Fe²⁺.
Passo 3
Tratamento 2 – Passivação por camada de óxido
– Teoria: certos metais formam uma camada fina, aderente e impermeável de óxido que impede água e oxigênio de chegar ao metal. No caso do ferro, a gente pode promover essa camada com cromagem ou nitretação.
– Mecanismo químico (exemplo com Cr):
2 Cr + 3/2 O₂ → Cr₂O₃
Esse Cr₂O₃ é estável e adere à superfície, bloqueando a reação de oxidação do Fe (Fe → Fe²⁺ + 2 e⁻). Apesar de o E°Cr³⁺/Cr (aprox. –0,74 V) também ser negativo, o óxido ligeiramente solúvel forma barreira. Logo o ferro “vive” por baixo dessa película, pois o oxigênio não chega pra reduzir (O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻ → 2 H₂O, E° = +1,23 V).
– Teoria: certos metais formam uma camada fina, aderente e impermeável de óxido que impede água e oxigênio de chegar ao metal. No caso do ferro, a gente pode promover essa camada com cromagem ou nitretação.
– Mecanismo químico (exemplo com Cr):
2 Cr + 3/2 O₂ → Cr₂O₃
Esse Cr₂O₃ é estável e adere à superfície, bloqueando a reação de oxidação do Fe (Fe → Fe²⁺ + 2 e⁻). Apesar de o E°Cr³⁺/Cr (aprox. –0,74 V) também ser negativo, o óxido ligeiramente solúvel forma barreira. Logo o ferro “vive” por baixo dessa película, pois o oxigênio não chega pra reduzir (O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻ → 2 H₂O, E° = +1,23 V).
Passo 4
Tratamento 3 – Inibidores de corrosão
– Teoria: inibidores são moléculas orgânicas que se adsorvem na superfície metálica, formando um filme protetor que reduz a área exposta e/ou altera as reações anódicas/catódicas.
– Exemplo: tiools ou aminas heterocíclicas contêm S ou N que se ligam ao Fe e formam uma camada quase insolúvel. Isso diminui a taxa de oxidação do ferro (reação anódica) porque a superfície fica “inativa”.
Na prática, o inibidor eleva a resistência da interface metal–solução, retardando as reações:
Fe → Fe²⁺ + 2 e⁻ (anódica inibida)
O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻ → 2 H₂O (catódica também mais difícil)
– Teoria: inibidores são moléculas orgânicas que se adsorvem na superfície metálica, formando um filme protetor que reduz a área exposta e/ou altera as reações anódicas/catódicas.
– Exemplo: tiools ou aminas heterocíclicas contêm S ou N que se ligam ao Fe e formam uma camada quase insolúvel. Isso diminui a taxa de oxidação do ferro (reação anódica) porque a superfície fica “inativa”.
Na prática, o inibidor eleva a resistência da interface metal–solução, retardando as reações:
Fe → Fe²⁺ + 2 e⁻ (anódica inibida)
O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻ → 2 H₂O (catódica também mais difícil)
Resposta
- Proteção galvânica com Zn – o Zn, com E° mais negativo, corrói no lugar do Fe.
- Passivação por camada de óxido (ex.: Cr₂O₃) – forma uma barreira física e química que impede a oxidação do Fe.
- Uso de inibidores orgânicos – moléculas com N/S cobrem a superfície do Fe, bloqueando as reações de oxidação e redução.