Ferrugem

As transformações químicas ocorrem todo o tempo ao nosso redor, por exemplo é muito comum notarmos que materiais metálicos como cercas, portões, pregos, entre outros ao ficarem expostos ao ambiente acabam se deteriorando. E isso ocorre devido ao contato do elemento químico ferro (Fe) com átomos de oxigênio (O) presentes no ar atmosférico e na água. Podemos notar também que em regiões litorâneas esses materiais sofrem ainda mais danos devido a presença de sais e uma maior umidade.

Esse fenômeno é conhecido como ferrugem e ocorre devido à uma reação de oxirredução. Mas o que é uma reação de oxirredução? Este tipo de reação ocorre quando entre os átomos envolvidos há transferência de elétrons. E neste caso a substância que recebe elétrons se reduz e por consequência é o agente oxidante; e quem perde elétrons se oxida e é o agente redutor. E devemos lembrar sempre que um processo não ocorre sem o outro, ou seja, são dependentes.

Cadeado enferrujado. Foto: sezer66 / Shutterstock.com

No caso da ferrugem quem oxida (agente redutor) é o ferro e isso

  • Fe(s) → Fe2+ + 2e (oxidação do ferro)
  • O2 + 2H2O + 4e → 4OH (redução do oxigênio)
  • + O2 + 2H2O → 2Fe(OH)2 (equação geral)

Na primeira reação temos a oxidação do ferro, depois a redução do oxigênio. Em seguida é mostrada a equação ou reação global.

Porém há formas muito práticas de evitar que materiais de ferro sejam agredidos, uma delas é impossibilitar o contato da água e do ar com o metal através da impermeabilização através de tinta ou óleo.

Outro meio destinado a proteção do ferro contra os “agentes enferrujantes” e que é muito utilizada na indústria em geral é a galvanização. Este processo consiste na adição de camadas protetoras de metais em geral, não somente o ferro, para proteção e para fins estéticos. A galvanização pode ser dividida em: cromagem (adição de camada de cromo), douração (adição de camada de ouro), zincagem (adição de camada de zinco), entre outros.

Eletrólise Aquosa

É uma eletrólise onde há a dissociação de um composto iônico em solução aquosa. O eletrodo deve ser inerte.

É necessário considerar a reação de autoionização da água, onde são produzidos íon H+ e íon OH-. O composto iônico é dissolvido em água, ocorrendo a formação de íons livres, que produzirão a corrente elétrica. Devem ser montadas as quatro reações para obter a reação global desta eletrólise.

Nesta cuba eletrolítica, deve haver água e o composto iônico dissolvidos. Da autoionização da água, serão formados íons H+ e íons OH-.

Se o composto for um sal, o NaCl, em contato com a água, formará o íon Na+ e o íon Cl-. Os íons positivos serão atraídos pelo eletrodo negativo e os íons negativos serão atraídos pelo eletrodo positivo. Cada par de íons (positivo e negativo) competirão entre si para ver qual se formará ao redor do seu respectivo eletrodo.

Existe uma tabela de facilidade de descarga elétrica, entre cátions e ânions:

Cátions:

Alcalinos
Alcalinos Terrosos
Al3+   <   H+   <   demais cátions

Ordem crescente de facilidade de descarga dos cátions

Ânions:

Ânions Oxigenados  <  OH-  <  ânions não oxigenados  <  halogênios

Ordem crescente de facilidade de descarga dos ânions

Observando a tabela, deve-se comparar então os seguintes íons:
– Cl- e OH-
– H+ e Na+

De acordo com a tabela, o íon Cl- (halogênio) tem mais facilidade do que o íon OH-.
De acordo com a tabela, o íon H+ tem mais facilidade do que o íon Na+.

Então, formam-se nos eletrodos, o gás hidrogênio (H2) e o gás cloro (Cl2).

No polo (-) = H+
No polo (+) = Cl-

Reações:

 

Observe que são formados o H2 e Cl2.

Também forma 2Na+ e 2OH-. Juntando estes dois íons, forma-se 2NaOH.

Resumo de pilhas e eletrólise

 

Pilha de Daniell

Polo +

Polo –

Cátodo

Ânodo

Redução

Oxidação

Aumenta a lâmina

Corrói a lâmina

Dilui concentração

Aumenta concentração

Eletrólise

Ânodo

Cátodo

Oxidação

Redução

A ferrugem é o resultado da oxidação do ferro. Sua principal causa é a exposição prolongada à água, pois os metais que contêm ferro se ligarão aos átomos de oxigênio da água, formando uma camada de óxido de ferro (ferrugem). O problema aumentará e acelerará a corrosão do metal, o que torna os cuidados de manutenção ainda mais importantes. Por sorte, remover a ferrugem não é muito difícil; basta utilizar algum dos métodos abaixo.

1 Faça uma solução de eletrólitos. Antes de mais nada, saiba que o método abaixo é muito mais fácil do que parece. Encha um balde de plástico com água o suficiente para submergir o objeto enferrujado. Acrescente uma colher de sopa de bicarbonato de sódio para cada três litros de água e misture bem até dissolver.

 

2 Use um pedaço descartável de aço como ânodo. O processo de eletrólise removerá a ferrugem do objeto que deseja limpar, e ela se fixará no outro metal submerso na água. O ideal é que o pedaço descartável seja grande o suficiente para ficar apenas meio submerso na água. É muito importante que metade dele fique para fora da água.

 

3 Conecte o terminal negativo (preto) de um carregador de bateria automotiva em uma seção sem ferrugem do objeto enferrujado. Se o objeto estiver completamente coberto pela ferrugem, raspe-a um pouco. Submerja o item na água, tomando cuidado para manter o cabo o mais fora da água possível.

  • Atenção: o objeto enferrujado não deve entrar em contato com o ânodo, pois isso pode causar um curto-circuito.

4

Conecte o terminal positivo (vermelho) de um carregador de bateria automotiva no ânodo de metal. Lembre-se de não submergir completamente o objeto, ou você corre o risco de cortar a energia do terminal positivo.

  • Se o ânodo ficar completamente submerso, use um arame ou algum outro conector entre ele o carregador de bateria para manter o terminal e a conexão seco

 

5 Conecte os terminais no carregador de bateria automotiva e ligue-o. O processo de eletrólise começará a remover gradualmente a ferrugem. Deixe agir por cerca de 20 horas.

  • Atenção: se quiser checar o estado do objeto enferrujado, desligue e desconecte o carregador de bateria primeiro. Durante o processo, bolhas e sujeiras se acumularão na superfície, o que é absolutamente normal.

 

6 Desligue o carregador de bateria e desconecte os terminais dos objetos.Quando tirar o objeto enferrujado da água, ele estará limpo, mas ainda precisará de uma limpeza. Use uma buchinha de louça para remover os resíduos e uma escovinha de cerdas para limpar as áreas mais sujas.

 

A parte negativa vai no material que está com a ferrugem a positiva vai para o material de sacrifico

  • Não utilize aço inoxidável ou alumínio como ânodo. Se você não sabe se o objeto que está utilizando é de aço ou não, veja se ele atrai um imã.

Eletrólise de solução aquosa de CuSO4, com eletrodos inertes

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bbraga

Sobre bbraga

Atuo como professor de química, em colégios e cursinhos pré-vestibulares. Ministro aulas de Processos Químicos Industrial, Química Ambiental, Corrosão, Química Geral, Matemática e Física. Escolaridade; Pós Graduação, FUNESP. Licenciatura Plena em Química, UMC. Técnico em Química, Liceu Brás Cubas. Cursos Extracurriculares; Curso Rotativo de química, SENAI. Operador de Processo Químico, SENAI. Curso de Proteção Radiológica, SENAI. Busco ministrar aulas dinâmicas e interativas com a utilização de Experimentos, Tecnologias de informação e Comunicação estreitando cada vez mais a relação do aluno com o cotidiano.

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