Estabilidade das Soluções Aquosas

Teoria Completa

Bom, nós já vimos alguns conteúdos que explicavam pra gente sobre Pilha, né?

Mas agora vamos conversar um pouco sobre como conseguimos identificar as regiões de estabilidade das soluções aquosas da nossa pilha!

Vamos utilizar diagramas de fase isotérmicos que vão nos indicar essas regiões de estabilidade das reações eletroquímicas em função do potencial de eletrodo e do pH, esses diagramas são conhecidos como Diagrama de Pourbaix. Eles refletem o comportamento do metal em água destilada sem a presença de espécies agressivas. E uma característica importante é que não fazem nenhum tipo de previsão sobre a cinética das reações, beleza?

É tipo assim, vamos ter um gráfico onde será possível identificar várias áreas que correspondem às zonas de estabilidade termodinâmica… E isso será para as diferentes espécies que o nosso íon metálico pode se apresentar. As linhas que vão delimitar essas regiões de estabilidade, na real, são os equilíbrios químicos e eletroquímicos que podem existir na solução.

Confuso? Então peraí… Vamos dar uma olhada no diagrama do ferro para clarear as ideias!

Olha só, essas linhas são as fronteiras entre as áreas de estabilidade das várias espécies iônicas do ferro, e são deduzidas a partir da equação de Nernst… Vamos fazer a interpretação de cada linha agora, beleza?

  • As linhas horizontais: são independentes do pH.
  • As linhas verticais: são independentes do potencial.
  • As linhas inclinadas: dependem dos dois fatores, pH e potencial.

Esse diagrama é muito importante porque nos permite conhecer as regiões de corrosão, imunidade e passivação… E o que significa essas condições?

A região de imunidade representa o intervalo em que o metal está estável, ele não será atacado, ou seja, não sofrerá corrosão!

A região de passivação representa aquele intervalo onde o metal forma um recobrimento estável em sua superfície, podendo ser de óxido ou outro sal.

E por último a região de corrosão, onde o metal sofrerá um ataque generalizado, ou seja, o metal será transformado em íons que vão ficar dissolvidos na solução.

No caso do nosso diagrama de exemplo, do ferro, onde o potencial for mais elevado teremos oxidação e teremos a formação de espécies mais oxidadas… Nosso diagrama ficará com essa carinha aqui:

A região indicada em verde é de imunidade, as regiões em azul são de passivação, e as regiões em laranja são de corrosão, dá só uma olhadinha aqui em baixo!

E aí, agora partiu reforçar nosso conhecimento com questõezinhas? Vamos lá!!

Expandir

Exercício Resolvido #1

Cefet - MG - Corrosão I: Aula 13

Considere o diagrama de Pourbaix para o equilíbrio termodinâmico A g - H 2 O , mostrado a seguir. Identifique as várias regiões do diagrama no que diz respeito ao comportamento do material metálico frente à corrosão.

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Passo 1

Fala aí! Partiu arrasar nesse assunto? Vamos lá!

Nosso enunciado quer saber em qual região do diagrama de Pourbaix do Argônio podemos localizar uma zona de corrosão…

Vamos lembrar que o diagrama divide os espécimes em três regiões: de imunidade, de passivação e de corrosão… A corrosão é apresentada quando temos potenciais mais elevados e temos perda de elétrons… Opa! já sabemos a resposta então!

Nossa zona de corrosão será onde temos o A g + !

Show de bola!

Resposta

Exercício Resolvido #2

Adaptado de USP - Mecanismos de corrosão de materiais metálicos.

Comente o comportamento do Cu numa solução com pH na faixa aproximada de 5,5 a 6,5.

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Passo 1

Vamos lá, nosso enunciado pede pra gente comentar as regiões do diagrama do Cu, em que o valor de pH varia entre 5,5 e 6,5…

Seria mais ou menos nesse intervalo aqui… olha só:

Onde passamos por três regiões diferentes de acordo com o aumento do potencial… Temos, onde se localiza o Cu, com os valores mais baixos de potencial, uma região de imunidade e outras duas regiões acima que apresentam a presença de óxidos, ou seja, são duas regiões de passivação… Show de bola?

Tranquilo! Conseguimos!

Resposta

Passo 1.

Exercício Resolvido #3

Cefet - MG - Corrosão I: Aula 13

A figura abaixo mostra o diagrama de Pourbaix para o zinco. Relacione as regiões em que ocorrem corrosão com o fato de o Z n ser um metal anfótero.

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Passo 1

Vamos resolver essa questãozinha juntos, beleza?

Olha só, nosso enunciado tá falando do Zinco, um metal anfótero… Humm… E pede que a gente identifique as regiões de corrosão.

Bom, primeiro vamos anotar as características dos metais anfóteros, ok?

A característica principal deles já vai dar a resposta pra gente… haha

Eles apresentam intervalos de corrosão em pHs baixos e altos, e apresentam intervalo de passivação em pHs intermediários… Pronto! Falou tudo!

Nossos momentos de corrosão serão as regiões B e D, tranquilo?

Conseguimos!

Resposta

As regiões que apresentam corrosão são a região B e a região D.

Exercício Resolvido #4

CEFET - MG - Corrosão I: Aula 13

Considere o diagrama de Pourbaix para o equilíbrio termodinâmico metal - H 2 O , mostrado a seguir e responda:

  1. Indique, nas regiões assinaladas, as que poderiam corresponder às espécies P b , P b O , P b O 2 e P b 2 + .
  2. O que concluímos sobre o processo de corrosão do P b em meio básico ( p H > 7 ) e em meio ácido ( p H < 7 )
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Passo 1

Vamos começar resolvendo a letra a, ela pede pra gente distribuir nas regiões do gráfico as espécies P b , P b O , P b O 2 e P b 2 + … Bom, vamos analisar cada uma:

Quando a gente tiver só o P b , estamos em uma região de estabilidade dele, ou seja região de imunidade.

Quando temos perda de elétrons, P b 2 + , estamos em uma região onde ocorrerá um ataque generalizado, ou seja, região de corrosão.

E quando a gente tem o recobrimento do metal por um óxido, P b O e P b O 2 , temos as regiões de passivação, sendo o P b O nossa região de passivação com potenciais mais baixos e o P b O 2 com os potenciais mais altos, beleza?

Então já identificamos todo mundo! Partiu letra b!

Passo 2

Na letra b, ele quer saber o que a gente pode concluir sobre o processo de corrosão do P b , nos diferentes meios, ácido e básico… Com a nossa divisão vemos que o P b , potenciais maiores tem a sua zona de corrosão quando p H < 7 , ou seja, em meio ácido… Já no meio básico ele apresenta apenas regiões de imunidade e de passivação.

Show de bolinhas! Terminamos!

Resposta

  1. Passo 1.
  2. Passo 2.

Exercício Resolvido #5

Adaptado de CEFET - MG - Corrosão I: Aula 13

Considere o diagrama de Pourbaix para o equilíbrio termodinâmico N i   -   H 2 O , mostrado a seguir, e responda:

  1. Identifique as várias regiões do diagrama.
  2. Identifique as faixas de pH nas quais se poderiam esperar uma menor corrosão do níquel.
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Passo 1

Temos duas letrinhas para resolver, vamos começar pela letra a, ela quer que a gente identifique as regiões do diagrama… Vamos lá!

Fazendo assim:

A região que ocorre a corrosão é onde tem perda de elétrons, vamos identificar colocando a letra C, a região de imunidade é aquela onde o metal está estável, vamos representar pela letra I e a letra P na região que ocorre a passividade, que é onde o metal tem um recobrimento de óxido, nosso diagrama ficará:

Passo 2

Agora vamos para a letra b, observando nosso diagrama podemos identificar a faixa onde o valor de pH é próximo de 7,0 como sendo a faixa que esperamos menor corrosão… Que é a nossa região de passividade.

Prontinho! Conseguimos!

Resposta

  1. Passo 1.
  2. Passo 2.

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