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MECANISMO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃO    Célula Eletroquímica: Célula de Daniell
MECANISMO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃOCorrosão: a resistência entre os eletrodos é nula:célula em curto-circuito
MECANISMO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃOExemplo: reação do zinco na presença de ácido clorídrico               Zn + 2HCl       ...
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MECANISMO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃO• Fontes de Corrosão Eletroquímica• Heterogeneidades primárias: são inerentes  ao mater...
MECANISMO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃO• Heterogeneidades secundárias: não  inerentes ao material     • Correntes elétricas de...
CIÊNCIA DA SUPERFÍCIE• Ciência dos materiais: interpreta as propriedades dos  materiais em termos das interações entre áto...
CIÊNCIA DA SUPERFÍCIE• INTERFACESMetal: é constituído de partículas carregadas positivas e  negativas balanceadas entre si...
CIÊNCIA DA SUPERFÍCIE• Moléculas de água são dipolos elétricos                 - +                 - +                 - +...
CIÊNCIA DA SUPERFÍCIE• Independentemente da forma como ocorre, sempre que há  uma interface, ocorre o carregamento de ambo...
CIÊNCIA DA SUPERFÍCIE• Eletroquímica é a ciência que estuda as conseqüências da  transferência de cargas elétricas de uma ...
ELETROQUÍMICA BÁSICA• Sistema Eletroquímico  - um condutor eletrônico em contato com um condutor  iônico (eletrólito) que ...
ELETROQUÍMICA BÁSICA• Água: estruturalmente é descrita como uma forma  quebrada e xpandida do retículo do gelo, havendo um...
ELETROQUÍMICA BÁSICA• Ions orientam dipolos• Considerando o ion como uma carga pontual e as  moléculas de solvente como di...
O ion e seu envólucro de moléculas de água são umaentidade cinética única                           H H               H   ...
ELETROQUÍMICA BÁSICA• O que acontece a determinada distância do ion?1. Região primária: região próxima ao ion no qual o ca...
ELETROQUÍMICA BÁSICA• Essas interações geram a energia de solvatação, ou seja, a  energia de ligação entre ion e solvente:...
ELETROQUÍMICA BÁSICA• Interação ion-ion: depende fortemente da concentração dos  ions em solução1. Para soluções diluídas ...
ELETROQUÍMICA BÁSICA• Transporte de ion em solução1. Se houver uma diferença de concentração de ions em   regiões distinta...
ELETROQUÍMICA BÁSICA2. Se houver diferenças no potencial eletrostático em vários   pontos do eletrólito, o campo elétrico ...
ELETROQUÍMICA BÁSICA• Difusão: predominante na região próxima à interface• Condução: predominante na região intermediária ...
ELETROQUÍMICA BÁSICA• Para cada eletron doado em um eletrodo deve-se ter um  ion recebendo eletron no outro: correntes igu...
A DUPLA CAMADA ELÉTRICA• As propriedades da região de fronteira eletrodo/eletrólito  são anisotrópicas, e dependem da dist...
A DUPLA CAMADA ELÉTRICA• ddp = 1V• Dimensão da interfase = 10 angstrons• Gradiente de potencial = 107 V/cm         essênci...
A DUPLA CAMADA ELÉTRICA• Para os processos corrosivos a influência da dupla camada  recai sobre a velocidade com que esses...
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  1. 1. DEFINIÇÃO DE CORROSÃO• Processo inverso da Metalurgia Extrativa, em que o metal retorna ao seu estado original.• Corrosão é a destruição ou deterioração de um material devido à reação química ou eletroquímica com seu meio• Corrosão é a transformação de um material pela sua interação química ou eletroquímica com o meio
  2. 2. ENGENHARIA DE CORROSÃO• Aplicação de ciência e trabalho para prevenir ou controlar a corrosão de maneira econômica e segura• Princípios químicos e metalúrgicos• Propriedades mecânicas dos materiais• Natureza dos meios corrosivos• Disponibilidade de materiais• Processos de fabricação• Projeto• Ensaios de corrosão
  3. 3. Resistência à corrosãoDisponibilidade Custo MaterialResistência Mecânica Aparência Processo de Fabricação
  4. 4. Aspectos eletroquímicosAspectos Resistência à AspectosFísico-Químicos Corrosão Metalúrgicos Aspectos Termodinâmicos
  5. 5. MEIOS DE CORROSÃO• Atmosfera• Principais Parâmetros: - materiais poluentes - umidade relativa - temperatura - intensidade e direção dos ventos - variações de temperatura e umidade - chuvas - radiação
  6. 6. MEIOS DE CORROSÃO• Classificação: - Rural - Industrial - Marinha - Urbana - Urbana- Industrial - outras combinações
  7. 7. MEIOS DE CORROSÃO• Meio aquoso - Águas naturais: água salgada e água doce - gases dissolvidos - sais dissolvidos - material orgânico - bactérias e algas - sólidos em suspensão - pH e temperatura - velocidade da água
  8. 8. MEIOS DE CORROSÃO• Meio aquoso - Águas naturais: água salgada e água doce - gases dissolvidos - sais dissolvidos - material orgânico - bactérias e algas - sólidos em suspensão - pH e temperatura - velocidade da água
  9. 9. MEIOS DE CORRROSÃO• Meios líquidos artificiais: produtos químicos em geral• Solos: - aeração, umidade e pH - microorganismos - condições climáticas - heterogeneidades do solo - presença de sais, água e gases - resistividade elétrica - correntes de fuga
  10. 10. MECANISMO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃO Célula Eletroquímica: Célula de Daniell
  11. 11. MECANISMO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃOCorrosão: a resistência entre os eletrodos é nula:célula em curto-circuito
  12. 12. MECANISMO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃOExemplo: reação do zinco na presença de ácido clorídrico Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 Zn + 2H+ Zn2+ + H2 Reação de oxidação (anódica): Zn Zn2+ + 2e Reação de redução (catódica): 2 H+ + 2e H2
  13. 13. MECANISMO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃOAs reações anódica e catódica são reações parciaisAmbas reações acontecem simultaneamente e à mesma velocidade sobre a superfície do metal: não há acúmulo de carga elétricaQualquer reação que pode ser dividida em dois processos parciais de oxidação e redução é denominada reação eletroquímica
  14. 14. MECANISMO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃO• Reações catódicas• Evolução de hidrogênio (meios ácidos) 2H+ + 2e H2• Redução de oxigênio (soluções ácidas) O2 + 4H+ + 4e 4OH-• Redução de oxigênio (soluções neutra ou básicas) O2 + 2H2O + 4e 4OH-• Redução de íon metálico M3+ + e M2+• Deposição de metal M+ + e M
  15. 15. MECANISMO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃO Metal sofrendo corrosão consiste: • região que cede eletrons dissolução do metal (corrosão) reação anódica • condutor eletrônico • região que consome eletrons reação catódica • condutor iônico: eletrólito Teoria de Células Locais
  16. 16. MECANISMO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃO• Fontes de Corrosão Eletroquímica• Heterogeneidades primárias: são inerentes ao material • Impurezas no metal • Ligas • Vérticies e arestas de cristais • Pontos de ruptura de filmes protetore
  17. 17. MECANISMO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃO• Heterogeneidades secundárias: não inerentes ao material • Correntes elétricas de fuga • contatos bimetálicos • diferenças no meio corrosivo (aeração, concentração)
  18. 18. CIÊNCIA DA SUPERFÍCIE• Ciência dos materiais: interpreta as propriedades dos materiais em termos das interações entre átomos e moléculas que constituem o todo do material interpretação parcial do comportamento do material.• Ciência de Superfície: permite explicar falhas inesperadas através da associação com eventos que se dão na superfície associação de um defeito em escala atômica na superfície causado por uma reação de superfície e uma tensão aplicada ou residual.
  19. 19. CIÊNCIA DA SUPERFÍCIE• INTERFACESMetal: é constituído de partículas carregadas positivas e negativas balanceadas entre si - condutor eletrônicoFilme de umidade: moléculas de água, oxigênio e hidrogênio - condutor iônicoInterface entre um condutor eletrônico e um condutor iônico
  20. 20. CIÊNCIA DA SUPERFÍCIE• Moléculas de água são dipolos elétricos - + - + - + - +• Troca de carga + - 2H+ + 2e H2 + - H2 2H+ + 2e + -
  21. 21. CIÊNCIA DA SUPERFÍCIE• Independentemente da forma como ocorre, sempre que há uma interface, ocorre o carregamento de ambos os lados desta interface, e o desenvolvimento de uma diferença de potencial através da INTERFASE. Esse carregamento ocorre antes que as cargas nas duas fases sejam iguais em magnitude mas de sinais opostos• Todas as interfaces são eletrificadas e as superfícies têm excesso de carga. Esse excesso de carga é que afeta as propriedades de superfície dos materiais fazendo-as desviar daquelas determinadas para o material como um todo.
  22. 22. CIÊNCIA DA SUPERFÍCIE• Eletroquímica é a ciência que estuda as conseqüências da transferência de cargas elétricas de uma fase para outra• A ciência eletroquímica estuda, principalmente, a situação superficial, particularmente aquelas resultantes das propriedades elétricas da interfase.
  23. 23. ELETROQUÍMICA BÁSICA• Sistema Eletroquímico - um condutor eletrônico em contato com um condutor iônico (eletrólito) que consiste de ions em movimentoInterações ion- solvente Interações ion-ion
  24. 24. ELETROQUÍMICA BÁSICA• Água: estruturalmente é descrita como uma forma quebrada e xpandida do retículo do gelo, havendo um grau considerável de ordem a curta-distância, caracterizada por ligações tetraédricas.• Moléculas que formam o retículo + moléculas livres que se movimentam livremente• A molécula de água é polar - dipolo elétrico O que acontece na presença de ions?
  25. 25. ELETROQUÍMICA BÁSICA• Ions orientam dipolos• Considerando o ion como uma carga pontual e as moléculas de solvente como dipolos elétricos = interação ion-solvente• Passa a existir uma entidade ion-solvente que se movimenta como uma entidade cinética única
  26. 26. O ion e seu envólucro de moléculas de água são umaentidade cinética única H H H H + H H H H
  27. 27. ELETROQUÍMICA BÁSICA• O que acontece a determinada distância do ion?1. Região primária: região próxima ao ion no qual o campo iônico tenta alinhar os dipolos das moléculas de água2. Na região distante do ion mantém-se o retículo da água3. Região secundária: região intermediária, onde a orientação depende da distância com relação ao ion.
  28. 28. ELETROQUÍMICA BÁSICA• Essas interações geram a energia de solvatação, ou seja, a energia de ligação entre ion e solvente:1. Se o ion está fortemente ligado ao solvente não será fácil a reação de troca de carga2. Se o ion está fracamente ligado ao solvente a troca de carga será facilitada.
  29. 29. ELETROQUÍMICA BÁSICA• Interação ion-ion: depende fortemente da concentração dos ions em solução1. Para soluções diluídas a interação é do tipo eletrostática2. Para maiores concentrações, os ions aproximam-se uns dos outros podendo ocorrer a sobreposição das camadas de solvatação: interações do tipo eletrostática e do tipo ion- dipolo
  30. 30. ELETROQUÍMICA BÁSICA• Transporte de ion em solução1. Se houver uma diferença de concentração de ions em regiões distintas do eletrólito: gradiente de concentração, produzindo um fluxo de ions = difusão Num sistema eletroquímico: se um eletrodo está doando eletrons a cátions metálicos existirá um gradiente de concentração na direção do eletrodo. A difusão ocorre em direção ao eletrodo
  31. 31. ELETROQUÍMICA BÁSICA2. Se houver diferenças no potencial eletrostático em vários pontos do eletrólito, o campo elétrico gerado produz um fluxo de cargas na direção do campo = conduçãocampo elétrico = diferença de potencial através da solução distância entre os eletrodosResultante: a velocidade de chegada dos ions a um eletrodo irá depender do gradiente de concentração e do campo elétrico na solução
  32. 32. ELETROQUÍMICA BÁSICA• Difusão: predominante na região próxima à interface• Condução: predominante na região intermediária entre os eletrodos, onde não há gradiente de concentração. - os ânions movem-se mais rapidamente que os cátions - para a densidade de corrente total carregada pelos ions dá-se o nome de i, onde i = i- + i + - número de transporte: t+ = i+/i t- = i-/i
  33. 33. ELETROQUÍMICA BÁSICA• Para cada eletron doado em um eletrodo deve-se ter um ion recebendo eletron no outro: correntes iguais• Fazer com que as correntes sejam iguais em cada eletrodo é papel da difusão. Os gradientes de concentração nos eletrodos irão se ajustar de forma que a corrente seja igual nos dois.
  34. 34. A DUPLA CAMADA ELÉTRICA• As propriedades da região de fronteira eletrodo/eletrólito são anisotrópicas, e dependem da distância entre as fases.• Ocorre uma orientação preferencial dos dipolos do solvente e excesso de carga na superfície do eletrodo, em decorrência da orientação existente no eletrólito.• Resultado: separação de cargas através da interface eletrodo/eletrólito, embora a interfase seja eletricamente neutra.• Em decorrência da separação de cargas aparece uma diferença de potencial através da fronteira eletrodo/eletrólito
  35. 35. A DUPLA CAMADA ELÉTRICA• ddp = 1V• Dimensão da interfase = 10 angstrons• Gradiente de potencial = 107 V/cm essência da eletroquímica• Dupla camada elétrica: descrve o arranjo das cargas e a orientação dos dipolos que constituem a interfase na fronteira = interface eletrificada
  36. 36. A DUPLA CAMADA ELÉTRICA• Para os processos corrosivos a influência da dupla camada recai sobre a velocidade com que esses processos ocorrem. A velocidade de corrosão depende parcialmente da estrutura da dupla camada, isto é, do campo elétrico através da interfase. Sendo assim, a dupla camada influencia a estabilidade das superfícies metálicas e como conseqüência a resistência mecânica desses materiais.

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