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QUÍMICA NOVA NA ESCOLA N° 19, MAIO 2004

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Recebido em 23/09/03; aceito em 12/04/04

Corrosão

De um modo geral, a corrosão éum processo resultante daação do meio sobre um de-

terminado material, causando suadeterioração. A primeira associaçãoque se faz é com a ferrugem, a cama-da de cor marrom-avermelhada que seforma em superfícies metálicas. Apesarda estreita relação com os metais, essefenômeno ocorre em outros materiais,como concreto e polímeros orgânicos,entre outros. Sem que se perceba, pro-cessos corrosivos estão presentesdireta ou indiretamente no nossocotidiano, pois podem ocorrer em gra-des, automóveis, eletrodomésticos einstalações industriais.

Do ponto de vista econômico, osprejuízos causadosatingem custos extre-mamente altos, re-sultando em conside-ráveis desperdíciosde investimento; istosem falar dos aciden-tes e perdas de vidas humanas provo-cados por contaminações, poluição efalta de segurança dos equipamentos.Estima-se que uma parcela superior a30% do aço produzido no mundo sejausada para reposição de peças e

partes de equipamentos e instalaçõesdeterioradas pela corrosão (Nunes eLobo, 1990).

Cientificamente, o termo corrosãotem sido empregado para designar oprocesso de destruição total, parcial,superficial ou estrutural dos materiaispor um ataque eletroquímico, químicoou eletrolítico. Com base nesta defini-ção, pode-se classificar a corrosão em:eletroquímica, química e eletrolítica.

Corrosão eletroquímicaA corrosão eletroquímica é um pro-

cesso espontâneo, passível de ocor-rer quando o metal está em contatocom um eletrólito, onde acontecem,simultaneamente, reações anódicas e

catódicas. É mais fre-qüente na natureza ese caracteriza por rea-lizar-se necessaria-mente na presençade água, na maioriadas vezes a tempe-

ratura ambiente e com a formação deuma pilha de corrosão. Como exemplo,tem-se a formação da ferrugem(Equações 1 a 6).Reação anódica (oxidação):Fe → Fe2+ + 2e– (1)

Reação catódica (redução):2H2O + 2e– → H2 + 2OH– (2)

Neste processo, os íons Fe2+ mi-gram em direção à região catódica,enquanto os íons OH– direcionam-separa a anódica. Assim, em uma re-gião intermediária, ocorre a formaçãodo hidróxido ferroso:

Fe2+ + 2OH– → Fe(OH)2 (3)

Em meio com baixo teor de oxi-gênio, o hidróxido ferroso sofre a se-guinte transformação:

3Fe(OH)2 →Fe3O4 + 2H2O + H2 (4)

Por sua vez, caso o teor de oxigê-nio seja elevado, tem-se:

2Fe(OH)2 + H2O + 1/2O2 →2Fe(OH)3 (5)

2Fe(OH)3 → Fe2O3.H2O + 2H2O (6)

Assim, o produto final da corrosão,ou seja, a ferrugem, consiste noscompostos Fe3O4 (coloração preta) eFe2O3.H2O (coloração alaranjada oucastanho-avermelhada).

Outro exemplo desse tipo de cor-rosão ocorre quando se colocam dois

Fábio Merçon, Pedro Ivo Canesso Guimarães e Fernando Benedito Mainier

Corrosão é um conceito químico conhecido e usualmente empregado no cotidiano. Apesar de sercomumente associado aos metais, este é um fenômeno muito mais amplo e também ocorre com materiaisnão metálicos. Devido aos seus diversos tipos, esse processo está presente em diferentes situações, sempreassociado à redução da vida útil de um determinado bem. No presente trabalho, pretende-se abordar osprincipais aspectos da corrosão e alguns métodos de prevenção.

corrosão, eletroquímica, cotidiano

Corrosão é um processoresultante da ação do meio

sobre um determinadomaterial, causando sua

deterioração

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QUÍMICA NOVA NA ESCOLA N° 19, MAIO 2004Corrosão

metais diferentes ligados na presen-ça de um eletrólito. Na Figura 1, tem-se o exemplo de uma pilha galvânica,onde a área anódica (Fe) sofre o des-gaste. O eletrólito é uma solução con-dutora ou condutoriônico que envolve si-multaneamente asáreas anódicas e ca-tódicas.

Um outro exem-plo desse tipo de cor-rosão, agora em ummonumento histó-rico, é apresentado na Figura 2.

A intensidade do processo de cor-rosão é avaliada pela carga ou quan-tidade de íons que se descarregamno catodo ou pelo número de elétronsque migram do anodo para o catodo,sendo que a diferença de potencialda pilha (ddp) será mais acentuadaquanto mais distantes estiverem osmetais na tabela de potenciais de ele-trodo - Tabela 1 (Nunes e Lobo, 1990).

Corrosão químicaA corrosão química, também co-

nhecida como seca, por não neces-

sitar de água, corresponde ao ataquede um agente químico diretamentesobre o material, sem transferência deelétrons de uma área para outra.

No caso de um metal, o processoconsiste numa rea-ção química entre omeio corrosivo e omaterial metálico, re-sultando na forma-ção de um produtode corrosão sobre asua superfície. Umexemplo desse pro-

cesso é a corrosão de zinco metálicoem presença de ácido sulfúrico:

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 (7)

Os polímeros (plásticos e borra-chas) também podem sofrer corro-são, ou melhor, uma degradação, pe-la ação do meio, de solventes ou deoxidantes enérgicos. Nessa corrosão,as reações químicas levam à cisãodas macromoléculas, em geral comcomprometimento das propriedadesfísicas e químicas do material, comoocorre na hidrólise do poli(tereftalatode etileno) (PET), apresentada naEquação 8. Dessa forma, há a des-

caracterização do material com aperda da rigidez e da flexibili-dade, acarretando o seu des-gaste, além de mudanças no seuaspecto.

Figura 1: Pilha de corrosão eletroquímica com dois eletrodosdiferentes (adaptado de Nunes e Lobo, 1990).

Figura 2: Corrosão eletroquímica, decor-rente da exposição atmosférica, no gradilem monumento de ferro fundido situadona Praça Tiradentes (Centro do Rio deJaneiro): (a) vista da coluna do gradil; (b)detalhe ampliado da base da coluna.

Tabela 1: Alguns valores de potenciais padrões de eletrodo*.

Reação do eletrodo Potencial padrão, E0 / V

Mg2+ + 2e– Mg -2,372

Al3+ + 3e– Al -1,662

Ti2+ + 2e– Ti -1,630

Zn2+ + 2e– Zn -0,762

Cr3+ + 3e– Cr -0,744

Fe2+ + 2e– Fe -0,447

Ni2+ + 2e– Ni -0,257

Pb2+ + 2e– Pb -0,126

2H+ + 2e– H2 0

Cu2+ + 2e– Cu 0,342

Ag+ + e– Ag 0,800

Pd2+ + 2e– Pd 0,951

Au3+ + 3e– Au 1,498

*CRC handbook of chemistry and physics. 79ª ed. BocaRaton: CRC Pres, 1979.

A corrosão químicadecorre do ataque de um

agente químicodiretamente sobre o

material, sem transferênciade elétrons de uma área

para outra

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QUÍMICA NOVA NA ESCOLA N° 19, MAIO 2004

A destruição do concreto, obser-vada nas pontes e viadutos, temcomo uma de causas a corrosão quí-mica, devida à ação dos agentespoluentes sobre seus constituintes(cimento, areia eagregados de dife-rentes tamanhos).Essa corrosão tam-bém afeta a estabili-dade e durabilidadedas estruturas, sen-do muito rápida eprogressiva. Fatoresmecânicos (vibra-ções e erosão), físicos (variação detemperatura), biológicos (bactérias)ou químicos (em geral ácidos e sais)são os responsáveis por esse proces-so (Gentil, 2003).

O concreto é constituído principal-mente por silicatos e aluminatos decálcio e óxido de ferro, que se decom-põem ao entrar em contato com áci-dos, conforme representado na Equa-ção 9.

3CaO.2SiO2.3H2O + 6HCl →3CaCl2 + 2SiO2 + 6H2O (9)

Uma segunda causa para a dete-rioração do concreto é a corrosão ele-troquímica que ocorre nas armadu-ras de aço-carbono em seu interior.A Figura 3 ilustra dois exemplos decorrosão química em concreto arma-do e conseqüente exposição da es-trutura de vergalhões de aço, a qualé passível de corrosão eletroquímica.

Corrosão eletrolíticaA corrosão eletrolítica se carac-

teriza por ser um processo eletroquí-mico, que se dá com a aplicação decorrente elétrica externa, ou seja, tra-ta-se de uma corrosão não-espontâ-nea. Esse fenômeno é provocado porcorrentes de fuga, também chamadasde parasitas ou estranhas, e ocorrecom freqüência em tubulações de pe-

tróleo e de água potável, em cabostelefônicos enterrados, em tanquesde postos de gasolina etc. Geralmen-te, essas correntes são devidas a defi-ciências de isolamento ou de ater-

ramento, fora de es-pecificações técni-cas. Normalmente,acontecem furos iso-lados nas instala-ções, onde a corren-te escapa para osolo. A Figura 4 apre-senta furos em tubosde aço-carbono cau-

sados por esse tipo de corrosão.

Como minimizar os efeitos dacorrosão?

A corrosão é um permanente de-safio ao homem, pois quanto mais aciência cria, evolui e a tecnologiaavança, mais ela encontra espaço emaneiras de se fazer presente.

Às vezes, o custo de um novo ma-terial que substituirá o antigo é de 20a 50 vezes mais alto, o que inviabilizaa reposição. Assim, na maioria dasvezes, é necessário o emprego deuma técnica anticorrosiva. Os proces-sos mais empregados para a preven-ção da corrosão são a proteçãocatódica e anódica, os revestimentose os inibidores de corrosão.

A proteção catódica é a técnicaque transforma a estrutura metálicaque se deseja proteger em uma pilhaartificial, evitando, assim, que a estru-tura se deteriore (Dutra e Nunes,1987). É graças à proteção catódicaque tubulações enterradas para otransporte de água, petróleo e gás, egrandes estruturas portuárias e plata-formas marítimas operam com segu-rança. A proteção catódica de estru-turas metálicas é baseada na injeçãode corrente elétrica por meio de duastécnicas: a proteção por anodos gal-vânicos (espontânea) e a proteçãopor corrente impressa (não-espontâ-nea).

A Figura 5 mostra um exemplo deproteção catódica por anodos dezinco, em navios, onde há a formaçãode uma pilha na qual, em função deseu maior potencial de oxidação, ozinco atua como anodo e protege oferro do casco do navio.

Corrosão

Figura 3: Corrosão química em concretoarmado: (a) poste; (b) mureta (BoaViagem, Niterói - RJ).

Figura 4: Corrosão eletrolítica em tubosde aço-carbono provocada por correntede fuga: (a) em parte de um equipamento;(b) em uma tubulação industrial.

A proteção anódica baseia-se naformação de uma película protetora nosmateriais metálicos por aplicação decorrente anódica externa, causando a

A corrosão eletrolítica secaracteriza por ser um

processo eletroquímico,que se dá com a aplicação

de corrente elétricaexterna, ou seja, trata-sede uma corrosão não-

espontânea

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QUÍMICA NOVA NA ESCOLA N° 19, MAIO 2004

Referências bibliográficasDUTRA, A.C. e NUNES, L.P. Proteção

catódica - Técnica de combate à cor-rosão. Rio de Janeiro: Editora Técnica,1987.

GENTIL, V. Corrosão. 4ª ed. Rio deJaneiro: Livros Técnicos e Científicos,2003.

NUNES, L.P. e LOBO, A.C.O. Pinturaindustrial na proteção anticorrosiva. Riode Janeiro: Livros Técnicos e Cientí-ficos, 1990.

Para saber maisBOCCHI, N.; FERRACIN, L.C. e

BIAGGIO, S.R. Pilhas e baterias: fun-cionamento e impacto ambiental. Quí-mica Nova na Escola, n. 11, p. 3-7,2000.

POURBAIX, M. Lições de corrosãoelectroquímica. 3ª ed. Trad. M.E.M.Almeida e C.M. Oliveira. Bruxelas:CEBELCOR, 1987.

MAINIER, F.B.; GUIMARÃES, P.I.C. eMERÇON, F. Experimentos utilizadosna determinação de taxas de corrosãoem materiais metálicos. Anais do XXXCongresso Brasileiro de Ensino deEngenharia. Piracicaba, SP, 2002.

Corrosão

passivação do metal. Apesar dessemétodo ser eficiente, apresentaaplicação restrita pois necessita decondições específicas (Gentil, 2003).

Os revestimentos protetores geral-mente são aplicados sobre superfí-cies metálicas formando uma barreiraentre o metal e o meio corrosivo e,conseqüentemente, impedindo ouminimizando o processo de corrosão.As tintas, como as epoxídicas e ozarcão, são revestimentos muito utili-zados na proteção de tubulaçõesindustriais, grades e portões. A galva-nização é um método que consistena superposição de um metal menosnobre sobre o metal que será prote-gido. É uma técnica muita empre-gada, como no caso de parafusos deferro galvanizados com zinco.

Os inibidores de corrosão sãosubstâncias inorgânicas ou orgânicasque, adicionadas ao meio corrosivo,objetivam evitar, prevenir ou impediro desenvolvimento das reações decorrosão, sejam elas na fase gasosa,aquosa ou oleosa.

Nas últimas décadas, com o in-tuito de evitar ou minimizar os incon-venientes causados pelos processoscorrosivos, têm sido desenvolvidos eestudados novos materiais maisresistentes e duradouros, como ligasmetálicas, polímeros e cerâmicas.Grandes indústrias em todo o mundo

também têm investido em pesquisasno sentido de repensar projetos eprocessos em busca de soluçõescombinatórias, ao mesmo tempomais eficazes e menos onerosas.

A corrosão no ensino de QuímicaAo avaliar os diferentes tipos de

corrosão, tem-se um conjunto defenômenos químicos que represen-tam situações comuns no dia-a-diado aluno de Ensino Médio, como da-nos em eletrodomésticos e monu-mentos históricos. Assim, esse temapermite desenvolver diversos conteú-dos, como reações de compostosinorgânicos, oxi-redução, cinética quí-mica, equilíbrio químico e eletroquí-mica, além dos casos de corrosão empolímero orgânicos. Ao se contextua-lizar o ensino, tem-se a possibilidadede abordar a relação entre a Químicae os aspectos sociais, econômicos,ambientais e históricos, bem como dodesenvolvimento de atividades inter-disciplinares.

Fábio Merçon (mercon@uerj.br), licenciado emQuímica e engenheiro químico pela UniversidadeEstadual do Rio de Janeiro (UERJ), doutor emCiências (Engenharia Química) pela UniversidadeFederal do Rio de Janeiro (UFRJ), é docente doDepartamento de Ciências da Natureza do Institutode Aplicação Fernando Rodrigues da Silveira daUERJ e do Departamento de Tecnologia dosProcessos Bioquímicos do Instituto de Química daUERJ (IQ-UERJ). Pedro Ivo Canesso Guimarães

Figura 5: Proteção catódica por anodo de zinco em casco de navio: (a) vista inferior do navio em dique seco; (b) fixação do anodo dezinco no casco do navio.

Abstract: Corrosion – A Common Example of Chemical Phenomenon – Corrosion is a known and commonly used chemical concept. In spite of being usually associated to metals, this is a muchmore wide-ranging phenomenon that occurs with non-metallic materials too. Due to its several types, this process is present in different situations, always associated to the reduction of the useful lifeof a given good. This work deals with the main aspects of corrosion and some of its prevention methods.Keywords: corrosion, electrochemistry, quotidian

(canesso@uerj.br), doutor em Ciência e Tecnologiade Polímeros pela UFRJ, químico industrial pelaUniversidade Federal Fluminense (UFF) e licenciadoem Química pela UERJ, é docente do Departamentode Química Orgânica do IQ-UERJ. FernandoBenedito Mainier (mainier@nitnet.com.br), doutorem Ciências e engenheiro químico pela UFRJ, édocente do Departamento de Engenharia Químicada UFF.