Mecanismos de Corrosão

mecanismos e ocorrências 

Dentre todos os mecanismos de corrosão existentes, predominará um deles, de acordo com o material e o meio corrosivo envolvido. Podem ser de dois tipos: Eletroquímico ou Químico.

A Corrosão Eletroquímica ocorre devido ao fluxo de elétrons entre dois materiais, o ânodo (que sofre oxidação) e perde elétrons, cedendo-os ao cátodo (que, por sua vez, sofre redução), e também pela diferença de potenciais de oxidação e redução, respectivamente, entre eles. Envolve a participação de uma solução eletrolítica, que permite a movimentação de cargas elétricas. As soluções eletrolíticas mais comuns são soluções aquosas, gases atmosféricos, solo (pois pode conter significativas quantias de umidade e sais dissolvidos) e sais fundidos. Vejamos agora os tipos de corrosões eletroquímicas:

i) Formadas por materiais (eletrodos) distintos: ocorre ligando-se dois metais ou ligas, por exemplo, e, concomitantemente, imergindo-os em um mesmo eletrólito (solução eletrolítica). Forma-se uma pilha de corrosão galvânica. Exemplo:

1) Transpasse de armaduras no concreto com diferentes qualidades de aço. Pelo fato de o concreto ser um material poroso, há solução eletrolítica. Existe tendência de perda de elétrons pelo aço menos nobre (ânodo) e consequente ganho pelo aço mais nobre (cátodo).

ii) Formadas pelo mesmo material, mas com eletrólitos em diferentes concentrações: também chamadas de pilhas de concentração iônica. Exemplos:

2) Durante as tentativas de recuperação estrutural, pode ocorrer problema devido ao fato de que o concreto demora bastante tempo para atingir sua configuração final. Ao recobrir, por motivo de reparação, uma mesma armadura de aço com diferentes concretos (o original da obra e o restauro), se criam regiões de pH’s distintos, sendo este maior na zona recuperada, a qual tornará o aço que envolve uma região catódica, e nos demais pontos, região anódica.

3) Duas barras de cobre, imersas em soluções aquosas de íons Cu²⁺, em concentrações de 0,35 mol ∙ L^-1 e de 1,40 mol ∙ L^-1, respectivamente. Com esta configuração, forma-se região anódica na primeira barra e catódica na segunda.

iii) Formadas pelo mesmo material e mesma concentração de eletrólito, mas com diferentes teores de gases em solução: também chamadas pilhas de aeração diferencial, são pilhas formadas por pilhas de mesmo material e mesma concentração eletrolítica, mas apresentam diferentes teores de gases dissolvidos, sendo geralmente oxigenação diferencial. Quando há mesmos metais e eletrólitos, estes fatores não influem na diferença de potencial, que é dada pelo oxigênio dissolvido, segundo a reação:

2H₂O + O₂ + 4e^- → 4OH^- (Eº = 0,401 V)

Utilizando a equação de Nernst, onde se pode usar a pressão do gás oxigênio ao invés da Atividade do gás, a 25ºC e n (número de elétrons envolvidos) igual a 4, tem-se que:

E = Eº - (RT/nF) ∙ log(a[composto reduzido]/a[composto oxidado])

Ecátodo (redução) = 0,401 – (0,0591/4) ∙ log (a[OH^-]/P[O₂ cátodo])

Eânodo (oxidação) = 0,401 – (0,0591/4) ∙ log (a[OH^-]/P[O₂ ânodo])

Calculando o potencial da pilha, com Epilha = Ecátodo + Eânodo, e reagrupando os termos, temos:

Epilha = (0,0591/4) ∙ log (P[O₂ cátodo]/ P[O₂ ânodo])

Para que o potencial da pilha (ddp) seja maior do que zero (reação espontânea), a pressão do oxigênio no cátodo deve ser maior do que no ânodo, logo o cátodo é o eletrodo mais aerado.

Exemplo:

4) Pilares revestidos parcialmente com pastilhas cerâmicas geram maior aeração nas zonas desprotegidas, que se tornam zonas em que o aço se torna um cátodo, sendo as regiões protegidas pelas pastilhas menos aeradas e o aço constante nestas zonas formando um ânodo.

A presença de sujeiras (produto da corrosão) e trincas/fissuras no concreto também podem potencializar a corrosão, pelo fato de auxiliarem/dificultarem a passagem de oxigênio, influenciando na aeração diferencial.

Em ii) e iii), ocorrem as chamadas corrosões de concentração, em que ocorre a formação de região catódica na região imersa em maior concentração de gases dissolvidos ou eletrólito, sendo, por conseguinte, a região anódica a que possuir menor concentração de um destes elementos.

iv) Formadas à temperaturas distintas: são também chamadas de pilhas termogalvânicas, são formadas pelo mesmo material e concentrações, mas com eletrodos a diferentes temperaturas. Experimentalmente, este tipo de pilha não é definida apenas pela diferença de potencial. A temperatura influencia a velocidade da corrosão, aumentando a difusão de cargas e a eliminação de gases dissolvidos. A formação de películas protetoras é afetada, com o aumento da porosidade e da volatilidade desta película.

A Corrosão Química se trata de um ataque por agente químico presente no meio corrosivo sobre o material. Também chamada de corrosão seca, não necessita de água ou de solução eletrolítica, por não haver migração de cargas, tampouco formação de polos elétricos. Exemplos:

5) Corrosão do zinco em presença de ácido sulfúrico. (Um caso real deste exemplo é o ataque da chuva ácida sobre o telhado – se este for de zinco - de residências):

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂

6) Corrosão do PET em solução ácida.

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Veja também: (Química) Corrosão e Oxidação.