relatório 2 - ferrugem no aço

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INSTITUTO FEDERAL DA BAHIA CURSO: ENGENHARIA QUÍMICA DISCICPLINA: CORROSÃO PROFESSORA: CLÁUDIA FARIAS FERRUGEM NO AÇO Elaborado por: Maria Gorethe Brito Andresa Sanches Monyque Rosa

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Este relatório contempla um ensaio laboratorial de Ferrugem no aço.

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CORROSO SOB TENSO

INSTITUTO FEDERAL DA BAHIACURSO: ENGENHARIA QUMICADISCICPLINA: CORROSOPROFESSORA: CLUDIA FARIAS

FERRUGEM NO AOElaborado por:

Maria Gorethe Brito

Andresa Sanches

Monyque Rosa

Maio 2012

INSTITUTO FEDERAL DA BAHIACURSO: ENGENHARIA QUMICA

DISCICPLINA: CORROSO

PROFESSORA: CLUDIA FARIASFERRUGEM NO AO1.0 OBJETIVO

O experimento teve como principal objetivo a observao da formao de ferrugem no ao carbono na presena e ausncia do on cloreto, a observao da colorao dos xidos e a apresentao dos mecanismos de corroso.2.0 INTRODUO

Os materiais metlicos em contato com a gua tendem a sofrer corroso, a qual vai depender de vrias substncias que podem estar contaminando a mesma. Entre os mais freqentes contaminantes da gua, esto os gases, os sais dissolvidos, a matria orgnica de origem animal ou vegetal, as bactrias, algas e slidos suspensos.

Essas impurezas podem ocasionar deteriorao dos equipamentos e tubulaes em que h a circulao de gua, sendo necessrio ento estabelecer algumas consideraes sobre os fatores que mais frequentemente influenciam a ao corrosiva da gua. Ainda devem ser considerados os fatores como pH, temperatura, velocidade e ao mecnica.

Os sais dissolvidos podem agir acelerando ou retardando a velocidade do processo corrosivo. Cloretos, sulfatos, sais hidrolisveis, sais oxidantes e bicarbonatos de clcio, de magnsio e de ferro esto entre os sais que mais influenciam os processos de corroso.

O produto de corroso ser formado pelo on resultante das reaes andicas e catdicas. No caso deste experimento, os ons metlicos Fe+2 migram em direo ao ctodo e os ons hidroxila, OH-, migram em direo ao anodo. Numa regio intermediria esses ons se encontram formando o Fe(OH)2: Fe+2 + 2OH- Fe(OH)2.

O Fe(OH)2 formado sofre transformaes de acordo com o teor de oxignio presente. Na deficincia de oxignio, ocorre a formao da magnetita (Fe3O4) que verde quando hidratada e preta se anidra: 3Fe(OH)2 Fe3O4 + 2H2O + H2

Em meio aerado, o Fe(OH)2 oxida formando o hidrxido frrico:

2Fe(OH)2 + H2O + O2 2Fe(OH)3Os diferentes produtos de corroso formados explicam as coloraes encontradas na corroso do ferro ou suas ligas, onde se observa que o produto em contato imediato com o metal tem a colorao preta da magnetita, e na parte superior, onde existe mais contato com o oxignio, o produto formado tem colorao alaranjada ou castanho avermelhada tpica do Fe2O3 . H2O ou Fe2O3 . nH2O.3.0 MATERIAL UTILIZADO 3 chapas de ao carbono

3 vidros de relgio

Soluo de cloreto de sdio a 3%

gua de torneira

4.0 PROCEDIMENTO

Todas as chapas utilizadas foram previamente lixadas para remoo de possveis xidos j existentes.4.1 SISTEMA I: Uma das chapas de ao carbono foi posta em um vidro de relgio e coberta com gua de torneira. Aps uma semana, toda a gua foi evaporada e a superfcie do metal foi observada. Observou-se com o experimento que a chapa ficou com a superfcie uniformemente corroda. Os xidos formados apresentavam colorao preta na regio em contato diretamente com o metal e nas partes mais afastadas, tinham uma colorao alaranjada.

A figura 1 mostra o resultado obtido pela equipe.

Figura 1 Sistema I (chapa de ao carbono e gua de torneira)4.1.1 MECANISMO:

NODO: Fe0 Fe+2 + 2e E Red = -0,440V

CTODO: H2O + O2 + 2e 2OH- ERed= +0,401VE pilha = 0, 401- (-0, 440) = 0, 841V

4.2 SISTEMA II: O experimento do sistema I foi repetido, substituindo a gua pela soluo de cloreto de sdio. Observou-se que neste caso a corroso foi mais intensa. Sendo observada alm da corroso uniforme, a formao de corroso por esfoliao. Tambm neste caso, os produtos formados apresentavam colorao preta na regio em contato diretamente com o metal e nas partes mais afastadas, tinham uma colorao alaranjada.

Figura 2 Sistema II(chapa e soluo de cloreto de sdio)4.2.1 MECANISMO:

NODO: Fe0 Fe+2 + 2e E Red = -0,440V

CTODO: H2O + O2 + 2e 2OH- ERed= +0,401VE pilha = 0,401- (-0,440) = 0,841V

4.3 SISTEMA III: Em outra chapa de ao carbono foram adicionadas duas gotas de gua de torneira e uma gota de soluo de cloreto de sdio (Figura 3). Devido a uma dvida existente no roteiro do experimento, uma outra chapa foi utilizada, sendo que as gotas de gua e cloreto de sdio foram adicionadas em lugares diferentes (Figura 4). Nas duas chapas, pode-se observar que a corroso foi localizada apenas no local que a soluo ou a gua foi adicionada. Figuras 3 e 4 Sistema III (chapa, gua e soluo de cloreto de sdio)

4.3.1 MECANISMO:

NODO: Fe0 Fe+2 + 2e E Red = -0,440V

CTODO: H2O + O2 + 2e 2OH- ERed= +0,401VE pilha = 0,401- (-0,440) = 0,841V

5.0 DISCUSSO

A chapa metlica em contato com a gua sofreu corroso devido aos contaminantes existentes na gua de torneira. Dentre eles, a quantidade de sais dissolvidos influencia diretamente no aumento da corroso.

O efeito da contribuio do cloreto de sdio na corroso das chapas visvel e deve-se ao fato deste sal ser um eletrlito forte o que ocasiona um aumento de condutividade, a qual fundamental no mecanismo eletroqumico. No caso da corroso do ferro em gua saturada de ar, observa-se que a taxa de corroso inicialmente cresce com o aumento da concentrao de cloreto de sdio. A explicao para o fato a seguinte: Em guas de baixa condutividade, destilada, por exemplo, anodos e ctodos esto relativamente prximos e, conseqentemente, os ons OH- formados nos ctodos esto sempre prximos dos ons Fe+2 formados nos anodos, ocasionando a formao do Fe(OH)2 adjacente superfcie metlica. Esse precipitado funciona como uma barreira difuso. Em solues contendo NaCl, a condutividade grande e por isso ctodos e anodos adicionais podem agir, embora estejam afastados entre eles. Nestes casos, os ons OH- e Fe+2 no reagem imediatamente, pois difundem- se na soluo, fora da superfcie metlica, e por isso no exercem a funo protetora, tornando a corroso muito mais intensa.O ferro corrodo em solues diludas de NaCl porque quando mais oxignio dissolvido atinge as reas catdicas, a despolarizao acontece, o que implica um aumento da velocidade na regio catdica. Como a taxa de reao andica depende da velocidade da reao catdica, o ferro se corri mais rapidamente.

A diferena na colorao nos produtos de corroso formado nos sistemas I e II deve-se transformao do Fe(OH)2 de acordo com o teor de oxignio presente. Na deficincia de oxignio, ocorre a formao da magnetita (Fe3O4) que preta se anidra. No experimento, este xido foi observado prximo superfcie do metal. Em meio aerado, o Fe(OH)2 oxida formando o hidrxido frrico, formado na parte superior onde existe mais contato com o oxignio. Este xido possui a colorao alaranjada ou castanho avermelhada tpica do Fe2O3 . H2O ou Fe2O3 . nH2O.

Essas reaes tambm podem ser escritas da seguinte forma:

Fe+2 + 2HOH Fe(OH)2 + 2H+

Fe+3 + 3HOH Fe(OH)3 + 3H+

4Fe + 2O2 + 4H2O 4Fe(OH)2

4Fe + 3O2 + H2O 2Fe2O3.H2O

6.0 CONCLUSOCom a realizao do experimento ficou claro a influencia dos vrios contaminantes presentes na gua no processo de corroso. Observou-se que sais dissolvidos, como o NaCl podem agir acelerando a velocidade do processo corrosivo.Ficou evidente a diferena de colorao nos produtos de corroso formados provocada pela diferena do teor de oxignio presente no meio reacional.

7.0 REFERNCIAS

GENTIL, Vicente. Corroso. 5 edio. Ed. LTC

Apostila do experimento: Ferrugem no ao