9593 – Química – A Corrosão


Corrosão é a deterioração de metais causada por processos eletroquímicos das reações de oxirredução. Para entender melhor como funciona esse processo, é importante esclarecer os seguintes conceitos:
Oxidação é a perda de elétrons.
Redução é o ganho de elétrons.
Reação de oxirredução é aquela em que ocorre transferência de elétrons entre os átomos evolvidos.
A corrosão, em geral, é provocada pelo oxigênio. Os metais têm uma capacidade de oxidação bem maior do que o oxigênio, sendo assim, tendem a perder elétrons para o oxigênio presente no ar atmosférico.
O ferro, por exemplo, oxida-se facilmente quando exposto ao ar e à umidade. Nesse processo de oxidação do ferro (chamada de ferrugem em linguagem comum) estão envolvidas várias reações.
Note que a umidade e o ar estão presentes em todas essas reações, eles são fatores fundamentais, pois sem água e oxigênio a corrosão não acontece.

Existem fatores que por si só não provocam corrosão, mas são capazes de acelerar o processo. Um exemplo disso é a presença de gás carbônico (CO2), dióxido de enxofre (SO2) e outras substâncias ácidas no ar, que deslocam a reação catódica para a direita (princípio de Le Chatelier), fazendo com que a ferrugem se forme mais rapidamente. Ambientes salinos, como o mar e seus arredores, também contribuem para o processo de corrosão porque aumentam a condutividade elétrica.
Assim como o ferro, muitos outros metais e ligas metálicas também sofrem corrosão, como ocorre com a prata, que escurece ao longo do tempo, e o cobre, que ganha um aspecto esverdeado com o passar dos anos. No caso da prata, há a formação de uma película superficial de sulfeto de prata (Ag2S), provocada pela reação do metal com o ácido sulfídrico (H2S), daí a cor preta. Já o cobre e suas ligas metálicas são oxidados pelo oxigênio, formando uma camada denominada azinhavre, responsável pela aparência esverdeada.

Ao contrário da maioria dos metais, os objetos de alumínio não enferrujam facilmente. O que ocorre, na verdade, é uma oxidação superficial do alumínio, produzindo uma fina película de óxido de alumínio (Al2O3), que se adere firmemente à superfície e evita que o processo de corrosão continue. Esse fenômeno recebe o nome de apassivação do alumínio.
Uma forma muito comum de proteger um metal da corrosão é revesti-lo com metais que tenham maior potencial de oxidação, ou seja, maior tendência a perder elétrons. Assim, o metal do revestimento se oxida primeiro e retarda a oxidação do outro, sendo, por isso, chamado de metal de sacrifício. O magnésio é um exemplo de metal de sacrifício, muito utilizado no recobrimento de tanques de aço, navios e oleodutos.
Outra medida muito frequente de combater a corrosão é a pintura com tintas especiais. Quando bem aplicada, a tinta forma um filme protetor que evita o contato do metal com o ar, impedindo a formação de ferrugem.

6519 – Bioquímica – O Processo de Corrosão


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Tipos de corrosão

Trata-se da deterioração de um material metálico por ação química ou eletroquímica do meio ambiente. Com exceção de alguns metais nobres, que podem ocorrer no estado elementar, os metais são geralmente encontrados na natureza sob a forma de compostos, sendo comum a ocorrência de óxidos e sulfetos metálicos. Como os compostos têm conteúdo de energia inferior ao dos metais, são relativamente mais estáveis. Logo, os metais tendem a reagir espontaneamente com os líquidos ou gases do meio ambiente: o ferro se enferruja no ar e na água e objetos de prata escurecem quando expostos ao ar.
De certo ponto de vista, a corrosão pode ser considerada o inverso do processo metalúrgico. Este transforma o minério de ferro — óxido de ferro — no metal ferro. Este, no entanto, na atmosfera ambiente tende a oxidar-se, voltando à condição inicial de óxido. Essa oxidação é também chamada corrosão.
Corrosão e erosão são processos que não devem ser confundidos. O último termo se aplica a desgaste não eletroquímico, ou a desgaste de materiais não-metálicos. Erosão é, portanto, o desgaste de metais ou outros materiais pela ação abrasiva de fluidos (gás ou líquido) em movimento, usualmente acelerado pela presença de partículas sólidas em suspensão.

Os problemas de destruição de materiais metálicos são freqüentes e de certa relevância nas mais variadas atividades, como por exemplo: nas indústrias química, petrolífera, naval, automobilística e de construção; nos meios de transporte aéreos, ferroviários, marítimos e rodoviários; na odontologia, que emprega materiais metálicos que ficam em contato com a saliva e alimentos corrosivos; na medicina, mais especialmente na área da ortopedia, que emprega materiais metálicos para facilitar a consolidação de fraturas, ficando esses materiais em contato com o soro fisiológico, solução que contém cloreto de sódio e pode ser considerada como meio corrosivo para determinados materiais metálicos.
As diferentes formas de destruição provocadas pela corrosão podem ser enquadradas nas seguintes categorias: corrosão uniforme, em que há perda regular ou uniforme da espessura do material; corrosão alveolar e por pite, ou puntiforme, formas de corrosão que ocorrem em pequenas áreas; os alvéolos são cavidades na superfície metálica, de fundo arredondado e profundidade menor que seu diâmetro, enquanto os pites têm as mesmas características dos alvéolos, mas com profundidade maior que o diâmetro; corrosão intragranular ou intercristalina, localizada nos contornos dos grãos de um metal ou liga; corrosão intragranular, ou transgranular, que ocorre entre os grãos de um metal ou liga; corrosão filiforme, mais freqüente sob as películas de tintas ou outros revestimentos, em meios úmidos, e caracterizada pelo aspecto de filamentos que toma o produto da corrosão.

Agentes corrosivos
Os meios mais intensamente corrosivos são a atmosfera, águas potáveis, água de rios e estuários, água do mar, solo, produtos químicos, alimentos e substâncias fundidas. A ação corrosiva da atmosfera é influenciada principalmente pela poeira, gases e umidade relativa, sendo de importância particular o SO2 (dióxido de enxofre) resultante da queima de carvão, óleo e gasolina, que contém enxofre. O dióxido de enxofre é oxidado a SO3 (trióxido de enxofre) que, com a umidade do ar, forma H2SO4 (ácido sulfúrico), tornando a atmosfera bem mais agressiva. Por esse motivo, as atmosferas industriais são mais corrosivas que as rurais. Outro fator importante para a ação corrosiva da atmosfera é a umidade. Em atmosfera de umidade relativa inferior a sessenta por cento, a corrosão é praticamente nula.
Os materiais metálicos em contato com a água tendem a sofrer corrosão, que vai depender das várias substâncias que possam contaminá-la. Nesse processo de corrosão devem ser considerados, também, o pH, a velocidade de escoamento e a temperatura da água. Entre os agentes corrosivos naturais, a água do mar é um dos mais enérgicos, pois contém concentrações relativamente elevadas de sais e funciona como eletrólito forte, ocasionando um processo rápido de corrosão.
O comportamento do solo como meio corrosivo é de grande importância, levando-se em consideração as enormes extensões de oleodutos, gasodutos, aquedutos e cabos telefônicos enterrados, que exigem um controle rigoroso de manutenção para evitar corrosão acelerada. Os fatores que mais influenciam a ação corrosiva dos solos são: porosidade, resistividade elétrica, sais dissolvidos, umidade, corrente de fuga, pH e bactérias.
Nos equipamentos usados em processos químicos é indispensável considerar a agressividade dos produtos químicos utilizados, que não só ocasionam desgastes do material metálico dos equipamentos como também contaminação dos produtos. O efeito corrosivo dos alimentos depende da formação de possíveis sais metálicos tóxicos. Assim, recipientes de chumbo não devem ser usados na preparação de bebidas e alimentos, pois estes podem atacá-lo, formando sais de chumbo, altamente tóxicos.
Os metais apresentam diferentes susceptibilidades à corrosão. Assim, estruturas metálicas de ferro são facilmente corroídas quando colocadas em orla marítima ou em atmosferas industriais; o zinco e o alumínio apresentam maior resistência, que é excelente no ouro e na platina.

Como se proteger da corrosão?
O conhecimento do mecanismo das reações envolvidas nos processos corrosivos é pré-requisito para o controle efetivo dessas reações. O próprio mecanismo da corrosão pode sugerir modos de combate ao processo corrosivo. Os métodos práticos adotados para diminuir a taxa de corrosão dos materiais metálicos consistem em modificações nos meios corrosivos e nas propriedades dos metais; emprego de revestimentos protetores (metálicos e não-metálicos); proteção catódica e anódica.
Os inibidores de corrosão são substâncias que adicionadas ao meio corrosivo, mesmo em pequenas quantidades, reduzem a taxa de corrosão. Entre os numerosos inibidores podem ser citados os nitritos, cromatos, tiouréia e aminas. Às vezes se procura modificar as propriedades do metal, escolhendo uma liga com características tais que o efeito do meio corrosivo se reduza. Assim, a adição de cromo aos aços inoxidáveis propicia a formação de uma camada de Cr2O3 (óxido de cromo) que protege o aço. Costuma-se também adicionar, em aços especiais, níquel, nióbio, titânio ou molibdênio, para proteção contra diferentes tipos de corrosão. Adiciona-se cerca de 0,2% de cobre aos aços doces para aumentar sua resistência à corrosão atmosférica.

Nos processos de proteção por emprego de revestimentos, intercala-se uma camada protetora entre o metal e o meio corrosivo. Os revestimentos podem ser: metálicos, nos quais se utilizam o zinco (processo de galvanização), o cromo (cromagem), o níquel (niquelagem), o alumínio, o cádmio, o chumbo e outros; não-metálicos inorgânicos, que são os revestimentos formados por reações químicas entre o material metálico e o meio corrosivo, como a anodização, que consiste na formação de Al2O3 (óxido de alumínio), de grande aderência; não-metálicos orgânicos, como tintas, vernizes etc.
De todos os métodos aplicados no combate à corrosão, o mais universalmente difundido é o baseado em revestimentos orgânicos, de mais fácil aplicação e, na maioria das vezes, o mais econômico. Destacam-se as tintas que contêm pigmentos anticorrosivos, como, por exemplo, zarcão, zinco e cromato de zinco, e também aquelas em que são usadas resinas alquídicas, fenólicas, vinílicas, poliuretanas e epóxi.

A proteção catódica é a técnica de combate à corrosão que consiste em reduzir o potencial do material metálico a um valor que impede a reação de oxidação do metal. Pode ser galvânica, em que os chamados ânodos de sacrifício, de magnésio, zinco ou alumínio, são atacados em lugar da estrutura protegida; ou por corrente impressa, em que se utiliza uma fonte externa de corrente contínua, como um retificador, e empregam-se ânodos auxiliares que podem ser inertes e funcionar apenas como condutores. Esses sistemas são recomendáveis para proteção de cascos de navios, oleodutos, gasodutos etc.
A proteção anódica se baseia na formação de uma película protetora, nos materiais metálicos, por aplicação de correntes anódicas externas. O método se recomenda para materiais metálicos como o níquel, cromo e titânio.