A corrosão de aço carbono, alumínio, cobre e magnésio

Referência: Este experimento foi baseado em Diamantino F. Trindade, Fausto P. Oliveira, Gilda S. L. Ranuth e Jurandyr G. Bispo, "Química Básica Experimental". São Paulo, Ed. Icone, p.72-74, 1993.

Materiais:
  • 10 béquers
  • 10 pregos
  • lixa fina
  • pedaço de fita de magnésio
  • pedaço de fios de cobre
  • papel alumínio
  • água de torneira
  • água destilada
  • solução de NaCl 1g/L
  • solução de H2SO4 2g/L
  • solução de NaOH 40g/L
  • solução de K2CrO4 1g/L
  • solução de ferricianeto de potássio 0,1mol/L
Materiais alternativos para substituição:
  • Béquer por copos de vidro
  • Pipeta por um conta-gotas

Procedimento

    Lavar os pregos, a fita de magnésio, os fios de cobre e o papel alumínio antes de começar o procedimento. Lixar os pregos para remover óxidos da superfície.
    Adicionar a cada béquer 1mL da solução de ferricianeto de potássio (solução amarela).     Em seguida adicionar a cada béquer um corpo de prova (prego) e 15mL de outras soluções e observar as reações após 30 minutos como descrito abaixo:

    No béquer 1: água destilada e prego.

    No béquer 2: água de torneira e prego

    No béquer 3: cloreto de sódio e prego.

    No béquer 4: ácido sulfúrico e prego.

    No béquer 5: cromato de potássio e prego.

    No béquer 6: hidróxido de sódio e prego.

    No béquer 7: ácido sulfúrico e um prego entortado.

    No béquer 8: ácido sulfúrico e um prego enrolado no fio de cobre.

    No béquer 9: ácido sulfúrico e um prego enrolado no alumínio.

    No béquer 10: ácido sulfúrico e um prego enrolado na fita de magnésio.

    A solução de cloreto de sódio e cromato de potássio devem ser preparadas diluindo 0,1g em 100mL de água. A solução de hidróxido de sódio deve ser preparada diluindo 4g em 100mL de água. Porém a solução de ácido sulfúrico é de 2mol/L, sendo necessário fazer uma diluição de 1mL desta solução e diluir em 100mL de água, resultando quantidade necessária. A solução de ferricianeto foi preparada diluindo 3,29g em 100mL de água.


O que ocorre?

    No béquer 1:
    A solução de ferricianeto que é amarela intenso permanecerá inalterada nestas condições.

    No béquer 2:
    A princípio nada ocorrerá, porém com o tempo a solução ficará verde claro e o prego escurecerá, após algumas horas a solução ficará com coloração azul. O prego começará a ser corroído.

    No béquer 3:
    A solução se tornará verde escuro e o prego ficará todo preto, liberando uma coloração azul após algumas horas. O prego sofrerá mais corrosão.

    No béquer 4:
    Primeiramente todo o prego ficará azulado, com o passar do tempo a solução que era verde escuro ficará azul muito intenso. Todo o prego será corroído.

    No béquer 5:
    Nada ocorrerá com o prego, e a solução permanecerá amarela intenso. O prego não será corroído.

    No béquer 6:
    A solução permanecerá amarela intenso e nada ocorrerá com o prego.

    No béquer 7:
    Imediatamente o prego ficará azul e depois escurecerá. A solução que era verde clara ficará azul bem escuro.

    No béquer 8:
    A solução ficará inicialmente verde e após 24 horas, azul. O prego será atacado nas extremidades onde não há cobre. O cobre por sua vez não será atacado.

    No béquer 9:
    O prego e o papel alumínio formarão pequenas bolhas. O prego ficará azul e depois escurecerá. A solução era que verde ficará azul um pouco mais claro. Haverá corrosão do prego, mas não do alumínio.

    No béquer 10:
    O prego ficará azul claro e a solução verde muito clara. Sob o prego e a fita de magnésio vão se formar bolhas. A solução ficará amarelo esverdeada e a fita de magnésio não será atacada.

    O prego é composto de aço carbono que é um material a base de ferro metálico e carbono. O ferro ao ser oxidado vai para a solução e pode ser identificado através da reação com o ferricianeto de potássio, a qual produz o azul da Prússia que possui uma coloração azul, conforme reação abaixo:

Fe    --->    Fe2+   +   2e-

Fe43+   [Fe2+(CN)6 ]3 +   4K+   +   4e-    --->     K4Fe4 2+   [Fe2+(CN)6]3


     A solução fica esverdeada no início devido à baixa concentração do azul da Prússia na solução amarela, onde a junção das duas cores origina a coloração verde.
     No béquer com água destilada nada ocorreu com o prego, pois é uma água com baixa concentração de íons em solução, não sendo suficiente para promover a oxidação visível do ferro, ao contrário da água de torneira que possui uma quantidade maior de espécies iônicas o que acelera a oxidação do metal.
O efeito dos íons pode ser observado no sistema com NaCl.      Em meio ácido, a reação de oxidação do ferro também é favorecida e o metal é oxidado e reage com o indicador dando a coloração azul intensa na solução. No béquer contendo o cromato não ocorreu oxidação porque os íons cromato protegem o metal contra a ação do ácido. Este é o princípio da cromeação de metais. A proteção também ocorre no sistema com hidróxido de sódio. Neste caso, o hidróxido reage com o ferro formando hidróxido de ferro e protege o metal.
     Alguns metais reagem com os ácidos e desprendem bolhas de hidrogênio gasoso, como no caso do H2SO4 com o prego enrolado no papel alumínio e o H2SO4 enrolado na a fita de magnésio.

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