Eletroqumica

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PILHAS ELETROQUIMICAS

Professora: Llian Raquel Moretto Ferreira

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RELEMBRANDO...

OXIDAO: a perda de eltrons por uma espcie qumica

REDUO: o ganho de eltrons por uma espcie qumica.

Fe + 2HCl FeCl2 + H2

Fe Fe 2+ + 2e (oxidao)

2H+ + 2e Fe2+ + H2 (reduo)

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A eletroqumica estuda as relaes existentes entre a energia eltrica e as reaes qumicas.

Existem dois fenmenos bsicos que so:

Pilhas - Sistemas em que energia qumica transforma-se espontaneamente em energia eltrica. um processo espontneo.

Eletrlises - so reaes qumicas que necessitam de energia eltrica para que possam ocorrer. um processo no espontneo.

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Esquema de uma pilha

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Reao andica: A A+ + e oxidao

Reao catdica: B+ + e B reduo

Reao total : A + B+ A+ + B pilha

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Constituio de uma pilha:

1) Anodo: oxida (corroso)

2) Eletrlito: transporta a corrente eltrica;

3) Catodo: reduz;

4) Circuito metlico: ligao metlica entre catodo e anodo.

Retirando-se um desses componentes elimina-se a pilha e diminui a possibilidade de corroso.

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Representao esquemtica da Pilha Eletroqumica

Eletrodo de Cobre

e-

e-

Eletrodo de Prata

Ponte

Salina

(KCl sat.)

Cu(s)

Cu2+ + 2e-

Ag+ + e-

Ag(s)

[Cu2+] = 1.00 mol/L

[Ag+] = 1.00 mol/L

nodo (oxidao)

Ctodo (reduo)

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Movimento das cargas

e-

e-

K+

K+

Cl-

Cl-

e-

e-

e-

e-

e-

Cu2+

Cu2+

Cu2+

SO4

2-

SO4

2-

-

Ag+

Ag+

NO3

NO3

NO3

e-

e-

e-

e-

e-

e-

Oxidao

Interface Eletrodo/soluo

Interface Eletrodo/soluo

Reduo

AgNO3

CuSO4

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Tipos de pilhas:

1) Pilha de eletrodos metlicos diferentes: dois metais em contato e imersos num mesmo eletrlito (pilha galvnica). O metal que funciona como catodo fica protegido, isso explica o mecanismo da proteo catdica com anodos de sacrifcio, bem como serem usados magnsio, alumnio e zinco como anodos para a proteo do ferro (caso de navio, tanques petrleo, estaca de plataforma etc).

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Parafuso de ao em chapas de lato...

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E por falar em lato (liga Cu-Zn)...

Corroso azul ou verde em lato(mais comum)

Conexes

Vlvula

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Tipos de pilhas:

2) Pilha de Concentrao: contato entre materiais metlicos de mesma natureza em contato com diferentes concentraes de um mesmo eletrlito (pilha de concentrao inica); contato entre materiais metlicos de mesma natureza em contato com o mesmo eletrlito em locais em que os teores de gases dissolvidos so diferentes (pilha de aerao diferencial).

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C1 > C2 , que beleza!!!

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Tambm conhecida como corroso por aerao diferencial.

O que fazer ento???

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3) Pilha de temperaturas diferentes: mesmo material metlico, porm os eletrodos esto em diferentes temperaturas (pilha termogalvnica).

4) Pilha eletroltica: utilizada como proteo catdica, atravs de energia externa aplicada e no pelo consumo de anodo. Proteo catdica por corrente impressa : anodos inertes para proteo de oleodutos, gasodutos.......

Corroso eletroltica em tubulaes de ao baixo carbono provocada por correntes de fuga

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Na prtica da engenharia, temos:

Mecanismo de desaerao-acidificao

Consiste de uma fase de iniciao durante a qual uma soluo de composio qumica crtica se desenvolve dentro de uma fresta. Nesta fase, o ataque do metal mnimo. A fase de propagao, que ocorre logo em seguida, proporciona ataque severo e localizado da superfcie metlica na fresta, permanecendo a rea externa mesma, essencialmente no estado passivo.

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A fase de iniciao do mecanismo em questo dividida em 3 estgios:

Desaerao Oxignio consumido reposto por difuso fora da fresta, no ocorrendo o mesmo no interior. As reaes catdicas possveis so:

O2 + 4H+ + 4e 2H2O

O2+ 2H2O + 4e 4OH-

O pH da soluo na fresta aumenta!!!

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Hidrlise-acidificao os ctions gerados na dissoluo andica do metal, sofrem hidrlise. Este estgio fortemente influenciado pela composio da liga metlica e profundidade da fresta.

Ativao quebra da camada passiva protetora e estgio de propagao com morfologia distinta.

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Fatores que influenciam no mecanismo

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Caso comum: Contato entre duas superfcies (crevice corrosion)

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Formas de corroso

O conhecimento das causas e de como est se processando a corroso de fundamental importncia para a soluo do problema.

A partir da inspeo visual, a NACE, considera os seguintes aspectos:

Morfologia, Causas ou mecanismos, Fatores mecnicos, Meio corrosivo e Localizao do ataque.

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Quanto MORFOLOGIA...

1) Uniforme: toda extenso da superfcie, perda uniforme da espessura, corroso generalizada;

2) Placas: se localiza em regies da superfcie, forma placas com escavaes;

3) Alveolar: produz sulcos semelhantes a alvolos (menor que seu dimetro);

4) Pite: se processa em pontos ou pequenas reas, apresentam fundo em forma angulosa e profundidade geralmente maior que seu dimetro;

5) Intergranular: se processa entre os gros da rede cristalina;

6) Intragranular: se processa dentro dos gros;

7) Filiforme: finos filamentos mas no profundos;

8) Esfoliao: de forma paralela a superfcie.

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9) Graftica: Se processa no ferro fundido cinzento em temperatura ambiente e o ferro metlico convertido em produtos de corroso, restando a grafite intacta de aspecto escuro.

10) Dezincificao: ocorre em ligas de cobre e zinco, observando-se o aparecimento de regies avermelhadas.

11) Empolamento pelo hidrognio: o hidrognio atmico penetra no material, e como tem pequeno volume, difunde-se rapidamente. Em regies com descontinuidades, se transforma em hidrognio molecular H2, exercendo presso e originando bolhas.

12) Em torno do cordo de solda:????

QUAIS AS FORMAS MAIS PREJUDICIAIS???

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Devido ao fenmeno de sensitizao num metal, formam-se trincas microscpicas ao longo dos contornos de gros da estrutura metalrgica do material, no havendo praticamente alterao nas dimenses da pea. Quando as trincas atingem uma certa profundidade, a pea pode se romper, ou podem se destacar pedaos do material, pela ao de esforos mecnicos, mesmo muitos baixos.

A corroso intergranular ocorre principalmente em aos inoxidveis, em alguns meios corrosivos, quando a periferia dos gros fica com menor quantidade de cromo livre do que o interior dos gros.

Posteriormente ocorrer o rompimento precoce do material, fenmeno que agora junto aos esforos mecnicos, se denominar de Corroso sob Tenso.

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