PUC-SP Verão 2015
Dados:
Fe3+ (aq) + e- → Fe2+ (aq) Eo = 0,77 V
Fe2+(aq) + 2e– → Fe(s) Eo = – 0,44 V
Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Eo = + 0,34 V
A formação da ferrugem é um processo natural e que ocasiona um grande prejuízo. Estima-se que cerca de 25% da produção anual de aço é utilizada para repor peças ou estruturas oxidadas.
Um estudante resolveu testar métodos para evitar a corrosão em um tipo de prego. Ele utilizou três pregos de ferro, um em cada tubo de ensaio. No tubo I, ele deixou o prego envolto por uma atmosfera contendo somente gás nitrogênio e fechou o tubo. No tubo II, ele enrolou um fio de cobre sobre o prego, cobrindo metade de sua superfície. No tubo III, ele cobriu todo o prego com uma tinta aderente.
Após um mês o estudante verificou formação de ferrugem
em nenhum dos pregos.
apenas no prego I.
apenas no prego II.
apenas no prego III.
apenas nos pregos I e II.
Resolução
Análise de cada tubo
Corrosão do ferro requer água e um agente oxidante, normalmente o O2. O ferro age como ânodo, sofrendo oxidação (Fe → Fe2+ + 2e–). Para que esse processo continue, deve existir uma reação catódica de redução que consuma os elétrons liberados.
Tubo I – atmosfera de N2
Sem O2 disponível, falta o agente oxidante na superfície do prego. Mesmo na presença de umidade, a reação catódica não ocorre; logo, não há ferrugem.
Tubo II – fio de cobre envolvendo metade do prego
Forma-se um par galvânico Fe|Cu. Os potenciais-padrão de redução fornecidos indicam:
- Fe2+ + 2e– → Fe E° = –0,44 V
- Cu2+ + 2e– → Cu E° = +0,34 V
Como o ferro tem menor potencial de redução, ele se comporta como ânodo (oxida-se):
Fe → Fe2+ + 2e– \(E^{\circ}_{ox}=+0,44\,\text{V}\)
O cobre (maior E°) funciona como cátodo, onde se reduzem O2 ou Cu2+. Assim, o ferro se corroe mais rapidamente, formando ferrugem nas partes expostas.
Tubo III – prego totalmente pintado
A tinta cria uma barreira física que isola o ferro do O2 e da água; logo, não há condições para a corrosão.
Conclusão
A ferrugem aparecerá apenas no prego do tubo II.
Alternativa correta: C.
Dicas
Erros Comuns
- Reação de oxirredução: ocorre transferência de elétrons entre ânodo (oxidação) e cátodo (redução).
- Corrosão do ferro: Fe(s) → Fe2+(aq) (oxidação) + oxidação subsequente a Fe3+; exige O2/H2O como agentes catódicos.
- Potencial de redução (E°): quanto maior, maior a tendência a se reduzir; o metal de menor E° se oxida num par galvânico.
- Proteção anticorrosiva: pode ser barreira física (pintura), atmosfera inerte (N2) ou proteção catódica por metal mais negativo (sacrificial). Metais nobres (cobre) aceleram corrosão do ferro.
