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Reações de oxidação-redução · Corrosão e proteção de metais

Métodos de proteção contra a corrosão

A Ponte 25 de Abril está sempre exposta ao ar húmido e salgado do estuário do Tejo, e o aço de que é feita enferruja com facilidade. Como é que se consegue manter uma estrutura destas em bom estado durante décadas? Vamos ver as três grandes estratégias e perceber porque funcionam.

Ideia geral: cortar a corrosão pela raiz

Para o ferro corroer são precisos três ingredientes: ferro, oxigénio e água (com sais dissolvidos, que facilitam a passagem de carga). Proteger um metal é impedir que a oxidação-redução aconteça. Há duas formas de o fazer:

  • Proteção por barreira: isolar o metal do oxigénio e da água.

  • Proteção eletroquímica (ou catódica): deixar o ferro em contacto com um metal que se oxida em vez dele.

Dois esquemas: uma camada de tinta que isola o aço do ar e da água, e um bloco de zinco ligado ao aço que se oxida em vez dele. Barreira Ânodo de sacrifício Aço (Fe) Tinta O₂ e H₂O ✕ bloqueados Aço (Fe) Zn Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻ O zinco gasta-se; o aço fica intacto
Pratica★☆☆Por começar
A estrutura de aço da Ponte 25 de Abril, em Lisboa, está permanentemente exposta ao ar húmido do estuário do Tejo. Para a proteger da corrosão, a ponte recebe trabalhos…

A estrutura de aço da Ponte 25 de Abril, em Lisboa, está permanentemente exposta ao ar húmido do estuário do Tejo. Para a proteger da corrosão, a ponte recebe trabalhos periódicos de pintura: as equipas removem a tinta degradada e aplicam novas demãos sobre o aço.

  1. a) Explica de que modo uma camada de tinta intacta protege o aço da corrosão.
  2. b) Explica por que razão, quando a tinta se lasca, o ferro por baixo começa a enferrujar precisamente nesses pontos.
  3. c) Em muitas estruturas metálicas — grades, postes, passadiços — usa-se aço galvanizado em vez de aço apenas pintado. Indica em que consiste a galvanização.
Resolver

Proteção por barreira: tintas e revestimentos

Uma camada de tinta intacta impede que o oxigénio e a água cheguem ao aço. Sem os reagentes em contacto com o ferro, não há oxidação. É por isso que as pontes e os navios são pintados periodicamente.

Outras barreiras: revestimento com plástico, óleos e massas lubrificantes, ou cobertura com outro metal.

Galvanização

Chama-se galvanização ao revestimento do aço com uma camada de zinco. Grades, postes e passadiços galvanizados duram muito mais do que os apenas pintados. O zinco protege de duas maneiras:

  1. Faz de barreira, tal como a tinta.

  2. Mesmo que a camada risque e o ferro fique à vista, o zinco continua a proteger o aço, porque se oxida primeiro (como vamos ver na secção seguinte).

Proteção eletroquímica: o ânodo de sacrifício

Se ligarmos ao aço um metal mais redutor do que o ferro, é esse metal que se oxida. Esse metal é o ânodo de sacrifício: gasta-se (sacrifica-se) para que o aço não se gaste. É o que se faz nos cascos dos navios e nas estruturas submersas, como as dos parques eólicos flutuantes ao largo de Viana do Castelo, com blocos de zinco.

Os blocos de zinco vão-se gastando com o tempo e são substituídos periodicamente; o aço, esse, não é substituído. Por isso o ânodo de sacrifício é uma solução barata e eficaz.

Pratica★★☆Por começar
Os cascos de aço dos navios e as estruturas metálicas submersas — como as plataformas do parque eólico flutuante ao largo de Viana do Castelo — têm fixados a si blocos…

Os cascos de aço dos navios e as estruturas metálicas submersas — como as plataformas do parque eólico flutuante ao largo de Viana do Castelo — têm fixados a si blocos de zinco, que se vão gastando com o tempo e são substituídos periodicamente, como se esquematiza na figura. A estes blocos chama-se ânodos de sacrifício. Dados: $E^\circ(\mathrm{Fe^{2+}/Fe}) = -0,44\ \text{V}$; $E^\circ(\mathrm{Zn^{2+}/Zn}) = -0,76\ \text{V}$; $E^\circ(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}) = +0,34\ \text{V}$.

casco de aço blocos de zinco água do mar
  1. a) Justifica, com os valores de $E^\circ$, por que razão o zinco protege o aço da corrosão, e escreve a semirreação que ocorre no bloco de zinco.
  2. b) Explica por que motivo o cobre não poderia ser usado com a mesma finalidade.
  3. c) Explica o significado do nome «ânodo de sacrifício» e justifica a necessidade de substituir os blocos periodicamente.
Resolver

Comparar os métodos

Método Como protege Limitação
Tinta Barreira ao O₂ e à H₂O Falha onde a tinta lasca; exige repintura
Galvanização (Zn) Barreira e proteção eletroquímica O zinco vai-se gastando lentamente
Ânodo de sacrifício O metal mais redutor oxida-se Tem de ser substituído

De volta ao início: a Ponte 25 de Abril é protegida sobretudo por pintura (barreira), com repinturas periódicas. Onde há estruturas submersas ou zinco por perto, entra a proteção eletroquímica.

Em resumo

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