Dissertativa 10 - 2ª Fase - Dia 2 - ITA 2027

a)

(1) A redução do ${\mathrm{Fe}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{2+}$ se dá por:

${\mathrm{Fe}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{2+} + 2{\mathrm{e}}^{-}\to {\mathrm{Fe}}_{\left(\mathrm{s}\right)}^0$ 

Onde há maior $\left[{\mathrm{Fe}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{2+}\right]$, o potencial é maior. Assim:

${\mathrm{\epsilon }}_{{\mathrm{Fe}}^{2+}, \mathrm{conc}}>{\mathrm{\epsilon }}_{{\mathrm{Fe}}^{2+}, \mathrm{diluído}}$

Com isso, a região catódica é X, e a anódica é Y.

Portanto:

$$\begin{gathered} \mathrm{Cátodo}: {\mathrm{Fe}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{2+} \left(\mathrm{conc}\right) + 2{\mathrm{e}}^{-} \to {\mathrm{Fe}}_{\left(\mathrm{s}\right)}^0 \left(\mathrm{X}\right) \\ \mathrm{Ânodo}: {\mathrm{Fe}}_{\left(\mathrm{s}\right)}^0\to 2{\mathrm{e}}^{-}+ {\mathrm{Fe}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{2+} \left(\mathrm{diluído}\right) \left(\mathrm{Y}\right) \end{gathered}$$

(2) Na presença de ${\mathrm{H}}^{+}$, tem-se:

$$\begin{gathered} {\mathrm{Fe}}_{\left(\mathrm{s}\right)}^0 \to 2{\mathrm{e}}^{-}+ {\mathrm{Fe}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{2+} \\ 2{\mathrm{H}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}+ 2{\mathrm{e}}^{-} \to {\mathrm{H}}_{2\left(\mathrm{g}\right)} \end{gathered}$$

A presença de ${\mathrm{OH}}^{-}$ desfavorece a redução de ${\mathrm{H}}^{+}$. Assim, o ferro oxida menos.

Portanto, a região Y é anódica, e a região X é catódica.

(3) Aqui, tem-se uma das situações mais contraintuitivas de toda a Química: a aeração diferencial.

Aos fatos:

O oxigênio em solução aquosa reduz segundo a equação:

$\frac{1}{2}{\mathrm{O}}_2 + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} + 2{\mathrm{e}}^{-}\to 2{\mathrm{OH}}^{-}$

Onde há menos oxigênio, o potencial é o menor, e há menor consumo de elétrons. Isso torna a região X o cátodo e a região Y o ânodo. Assim, como a barra de Fe mergulhada é única, os elétrons migram da região onde há menor consumo (Y) para a região onde há maior consumo (X), fazendo com que a corrosão seja mais intensa onde há menos ${\mathrm{O}}_2$.

(4) Os íons $\mathrm{C}{\mathcal{l}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{-}$ têm alta densidade de carga, por serem pequenos. Esses íons rompem a frágil película protetora de óxidos e hidróxidos de ferro. Quando isso ocorre, a minúscula porção de Fe exposto se torna o ânodo, enquanto toda a camada protegida de óxidos/hidróxidos de ferro se torna o cátodo. Naquela pequena região de ferro exposto, o ferro oxida:

${\mathrm{Fe}}_{\left(\mathrm{s}\right)}^0 \to {\mathrm{Fe}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{2+} + 2{\mathrm{e}}^{-}$

Os íons ${\mathrm{Fe}}^{2+}$ hidrolisam, gerando ${\mathrm{H}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}$, o que intensifica ainda mais a corrosão. Esses íons ${\mathrm{H}}^{+}$ atraem os íons $\mathrm{C}{\mathcal{l}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{-}$, que impedem a formação de camada protetora. Essa pequena região não protegida tem uma corrosão superintensificada, causando furos muito localizados na estrutura.

Portanto, onde há mais $\mathrm{C}{\mathcal{l}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{-}$ (região X), tem-se uma região anódica e, onde há menos $\mathrm{C}{\mathcal{l}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{-}$ (região Y), tem-se uma região catódica.

b)

A proteção anódica só faz sentido quando a camada protetora formada é forte, resistente, densa e aderente. O metal ferro tem em sua camada protetora uma estrutura extremamente frágil. Portanto, em todos os casos, indica-se a proteção catódica.