Estudo da reação de superfície entre íons de mercúrio e alumínio

Estudo da reação de superfície entre íons de mercúrio e alumínio metálico.
Izabelle Amorim Ferreira (IC), Aguinaldo Robinson de Souza (PQ)
Universidade Estadual Paulista – UNESP, Campus de Bauru. Av. Eng. Luiz Edmundo Carrijo Coube,
14-01. CEP 17033-360
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Palavras chaves: Amálgama Al-Hg, passivação, ativação, reações em superfícies
Introdução
O estudo da corrosão eletroquímica de metais em
solução aquosa e na atmosfera é de interesse tanto
cientifico e tecnológico como econômico. Alguns
metais apresentam uma tendência a participarem de
reações de oxidação e ou de redução quando puros
ou quando formam ligas metálicas. O alumínio
apresenta um potencial de redução igual a -1,677 V
(em meio aquoso, a 25 0C e 1 Bar) para a reação
abaixo:
3+
Al + 3 e → Al
(1)
No entanto, este metal apresenta uma estabilidade
frente à oxidação atmosférica devido à formação de
uma camada de passivação formada por óxido de
alumínio, Al2O3. Estudos anteriores evidenciam que
a superfície do alumínio pode tornar-se bastante
reativa quando esta camada de passivação é
retirada. O objetivo do presente trabalho é
determinarmos os números de átomos de Hg que
reagem com Al, e estudar a reatividade da
superfície do alumínio metálico quando ativada por
íons de mercúrio, com a consequente formação de
um amalgama de Al-Hg.
Material e Métodos
2
Uma placa de alumínio metálico de 1,0 cm de área
e 0,5 mm de espessura com uma pureza em Al de
99,9%,foi polida, lavada, e em seguida foi
depositada uma gota (~0,05 mL) de uma solução
aquosa de cloreto de mercúrio 0,1 M (HgCl2) sobre
a mesma. A superfície de alumínio e a gota foram
mantidas em contato por 30 minutos, e ao final
desse tempo a superfície foi lavada com água
destilada e colocada numa balança analítica. A
reação procedeu por 10, 20 e 30 minutos onde
observamos a retirada da camada de passivação
(Al2O3) e a formação do amalgama de Al-Hg. Após a
placa ser lavada com água destilada verificou-se a
formação de um sólido branco sobre a placa.
Resultados e Discussão
Numa primeira avaliação propomos a seguinte
equação, balanceada, para a reação entre os íons
de mercúrio e a placa de alumínio:
o
0
-
HgCl2 + 2Al + 4H2O + O2 → 2Al(OH)3 + Hg + H2 + 2Cl
XXIV Congresso de Iniciação Científica
A partir da determinação da massa de hidróxido de
alumínio formado e da concentração da solução de
cloreto de mercúrio, podemos determinar a razão
entre o número de átomos de mercúrio que reagem
com a superfície de alumínio. Apesar da
estequiometria da reação mostrar uma relação 1:2
entre os átomos de Hg e Al, respectivamente, a
proposta do presente trabalho é que um átomo de
Hg possa reagir com mais de um átomo de Al. Esta
razão pode ser calculada determinando o número
de mols do Hg que se encontra em ≈0,05 mL e
consequentemente o número de átomos de Hg.
Assim, a partir da massa de Al(OH)3 (Figura 1a e 1b)
obtida, determinamos o número de mols e de
átomos de Al participantes da reação.
(a)
(b)
Figura 1. Superfície (a) e depósito (b) de Al(OH)3.
Na Tabela 1 apresentamos os resultados obtidos e
notamos que a quantidade de razão entre os
2
átomos de Al e Hg é da ordem de 10 , isto é, um
mesmo átomo de Hg pode reagir com
aproximadamente 100 átomos de Al na superfície.
Tabela 1. Razão entre os átomos de Hg e Al.
Massa (g) Al(OH)3
0,0937
0,0995
0,0999
-3
Razão Hg/Al(x10 )
3,073
2,894
2,883
Conclusões
A partir dos resultados obtidos podemos estimar o
número de átomos de mercúrio e alumínio
envolvidos na reação de superfície e encontramos
uma boa concordância em comparação com outros
estudos para o mecanismo de reação.
Agradecimentos
Departamento de Química da FC/UNESP.
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Bessone, J. B., Corrosion Science 2006, 48, 4243.
Gentil, V., Corrosão, LTC, 6a Edição, 2011.