experiência 13 – corrosão galvânica e proteção catódica

EXPERIÊNCIA 13 – CORROSÃO GALVÂNICA E PROTEÇÃO CATÓDICA
1. Sinopse teórica.
Entre os meios corrosivos mais estudados estão a água do mar e o ambiente marinho. Por isso, a
literatura especializada apresenta diversos ensaios realizados em solução aquosa de NaCl a 3%.
Um resultado importante desses experimentos é a denominada Escala de Nobreza de Materiais
Metálicos em Água do Mar. Nessa escala, se observam inversões de reatividade, em relação à
Tabela de Potenciais-Padrão de Redução, como também diferenças notáveis de comportamento
entre materiais metálicos ativos e passivos.
Escala de Nobreza de Materiais Metálicos em Água do Mar
Extremidade anódica (corrosão)
Magnésio
Ligas de magnésio
Zinco
Alumínio
Cádmio
Aço-carbono até 2%
Aço de baixa liga
Aço-liga
Ferro fundido
Aços ativos 4-30% Cr
Aços ativos 17-25% Cr, 7-20% Ni
Aços ativos 18% Cr, 12% Ni, 3% Mo
Chumbo
Estanho
Níquel ativo
Ligas ativas de níquel-crômio
Metal munts (Cu60%-Zn40%)
Latões (Cu-Zn)
Cobre
Bronze (Cu-Sn)
Ligas de níquel-prata
Ligas de cobre-níquel
Ligas de níquel-crômio
Aços passivos 4-30% Cr
Aços passivos 17-25% Cr, 7-20% Ni
Aços passivos 18% Cr, 12% Ni, 3% Mo
Titânio
Prata
Ouro
Grafite
Platina
Extremidade catódica (proteção)
Como se sabe, quando dois metais ou ligas diferente estão em contato em um dado meio, haverá
formação de um par galvânico e certamente corrosão eletroquímica de um deles. Se um dos
componentes do par for o ferro, e esteja sofrendo a reação anódica ou de oxidação na presença
de íons [Fe(CN)6]3–, então acontecerá a reação:
3 Fe2+ + 2 [Fe(CN)6]3–  Fe3[Fe(CN)6]2  precipitado azul.
Semelhantemente, a reação catódica ou de redução na presença de fenolftaleína produzirá uma
coloração vermelha, devido à formação de íons OH–, independentemente do metal empregado no
par galvânico, conforme uma das reações:
2 H2O + 2 e–  H2 + 2 OH–
ou
2 H2O + O2 + 4 e–  4 OH– coloração vermelha.
Em resumo, a cor azul indicará corrosão do ferro e a cor vermelha proteção do metal.
Conhecendo-se o sentido da corrente elétrica de corrosão é possível invertê-la com um artifício.
Daí, o metal, que naturalmente sofreria oxidação, passa a suportar a reação de redução, ficando
protegido na forma de cátodo. A esse processo se dá o nome de proteção catódica.
Usam-se Mg, Zn, Cd e Al na
função de ânodo de sacrifício,
porque esses metais possuem
maior tendência à oxidação do
que o metal que seria corroído.
Também, pode ser usado um
gerador de corrente contínua,
acoplado a um ânodo inerte de
C, Fe-Si, Fe-Si-Cr ou Pb-Sb-Ag,
cuja função é ceder elétrons para o metal a ser protegido, invertendo a corrente de corrosão.
Atualmente, a proteção catódica é empregada em oleodutos, gasodutos, adutoras, emissários,
cabos telefônicos, navios, plataformas de prospecção e nas estruturas enterradas ou submersas.
2. Objetivos específicos: O aluno aprenderá a:
a) Reconhecer a ocorrência de corrosão galvânica;
b) Aplicar a proteção catódica para evitar a corrosão galvânica.
3. Material necessário por grupo de alunos:
Aparelhagem
Reagentes
1 béquer de 500 mL
4 béqueres de 150 mL
1 pipeta graduada de 10 mL
1 espátula
1 bagueta
1 balança
1 pedaço de lã de aço
2 fios conectores com pinças
1 pilha pequena comercial
HCl (37% , d = 1,18 g/mL)
solução de K3[Fe(CN)6]
solução de fenolftaleína
NaCl
Zn, Fe, Cu
4. Procedimento:
a) Prepare: 300 g de solução de NaCl a 3% e 100 mL de solução de HCl a 0,5 mol/L;
b) Adicione 15 gotas da solução de K3[Fe(CN)6] e 10 gotas da solução de fenolftaleína à
solução de NaCl. Homogeneíze bem a solução. Divida-a por igual em 3 béqueres de 150 mL;
c) Limpe mecanicamente com a lã de aço as lâminas de Zn, Fe e Cu. Decape-as com a solução
de HCl. Enxágüe-as;
d) Conecte as lâminas de Fe e de Cu com um fio, e mergulhe-as em um dos béqueres com
solução de NaCl. (As lâminas não devem se tocar). Observe as colorações em torno de cada
lâmina. Anote;
e) Lave bem as duas lâminas utilizadas;
f) Conecte a lâmina de zinco à lâmina de ferro por um fio, e também a lâmina de ferro à lâmina
de cobre por outro fio. Mergulhe as três lâminas no segundo béquer com solução de NaCl.
(As lâminas não devem se tocar). Observe as colorações em torno de cada lâmina, e anote.
Está exemplificada a proteção catódica por ânodo de sacrifício;
g) Lave bem as três lâminas utilizadas;
h) Conecte o pólo (–) da pilha comercial à lâmina de ferro por um dos fios e o pólo (+) à lâmina
de cobre. Mergulhe as lâminas no terceiro béquer com solução de NaCl. (As lâminas não
devem se tocar). Observe as colorações em torno de cada lâmina, e anote. Está exemplificada
a proteção catódica por corrente impressa;
i) Interrompa o circuito elétrico para evitar o desgaste excessivo das lâminas utilizadas.
5. Relatório:
Em uma folha padrão de relatório, responda o seguinte:
a)
b)
c)
d)
Considerando o par Fe-Cu em NaCl(aq), quais as reações que ocorreram sobre a lâmina de Fe?
Considerando o par Zn-Fe em NaCl(aq), quais as reações que ocorreram sobre a lâmina de Fe?
Qual passou a ser a reação de oxidação ou corrosão na presença do ânodo de sacrifício?
Ao ser conectada a pilha comercial entre as lâminas de Fe e de Cu, quais as reações que
ocorreram sobre a lâmina de Fe?
e) Na proteção por corrente impressa, haverá algum desgaste do ânodo ou do cátodo?