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Relatório 3 entregue à disciplina Físico-Química Experimental III do curso de Licenciatura em Química da UEAP, ministrada pelo prof. Joel Estevão de melo Diniz no ano de 2012. Trata-se de uma prática de eletroquímica. Realizou-se a eletrodeposição de cobre a uma peça metálica através da eletrólise aquosa de uma solução de sulfato de cobre. Discute-se o conceito de corrosão e métodos de proteção contra a corrosão.
Tipologia: Trabalhos
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LOPES, Gerson Anderson de Carvalho†
RESUMO Neste experimento foi realizada a eletrodeposição de cobre em uma peça metálica através da eletrólise aquosa de uma solução de CuSO 4 a 1 M utilizando como cátodo uma chave de aço comum. Observou-se a descoloração da solução, a leve corrosão do ânodo e a deposição de linhas ou estrias de Cu sobre a superfície metálica da chave. A camada depositada apresentou baixa aderência na peça devido a esta já ser galvanizada. Palavras-chaves: eletrólise aquosa; eletrodeposição; galvanização; proteção contra corrosão.
INTRODUÇÃO
A corrosão metálica é um processo de degradação proporcionado pela presença de agentes oxidantes como O 2 e H 2 O. É comum perceber-se esse fenômeno quanto aos diversos objetos de Fe do cotidiano. Para proteger o objeto metálico, pode- se recorrer a vários métodos: cobrir a superfície com tinta, graxa ou óleo oferece certa proteção. O metal pode ser passivado pelo uso de um forte agente oxidante incorporado na tinta – para este propósito são utilizados o “zarcão”, Pb 3 O 4 , e o cromato de zinco, ZnCrO 4 [1]. Além deste método de proteção existem a utilização de um agente inibidor de corrosão, os revestimentos metálicos, os revestimentos não metálicos (inorgânicos ou orgânicos) e os métodos de proteção catódica e anódica[2]. A cobertura com outro metal é um método normal de proteção, além de possuir outras finalidades como a decorativa, a resistência ao atrito, endurecimento
superficial e resistência à oxidação em contatos elétricos[2], sendo exemplos comuns o recobrimento com estanho, a cladização (revestimento por explosão conjunta ou solda a quente do metal base e do revestimento) e a galvanização (recobrimento com zinco). O termo galvanização se refere ao médico e cientista italiano Luigi Galvani (1737 - 1798), pioneiro nas pesquisas sobre os fenômenos elétricos, que foram importantes inclusive na criação da primeira pilha elétrica por Alessandro Volta no princípio do século XIX[3]. O estanho protege bem o Fe, por exemplo, mas se a camada de revestimento for arranhada, o Fe exposto poderá ser facilmente oxidado. Com o zinco, entretanto, o produto da corrosão do Zn é o hidróxido carbonato de zinco insolúvel, que tende a cobrir os buracos e arranhões na cobertura sobre o Fe. A galvanização é um processo de proteção catódica, no qual se tem vantagem no fato de o potencial de redução do Zn ser mais negativo que o do Fe (E^0 (Zn2+/Zn) = - † (^) Acadêmico do 8 º semestre do curso de Licenciatura em Química da UEAP
0,76V; E^0 (Fe2+/Fe) = -0,44V). Sendo o zinco um melhor agente redutor que o ferro, este se oxida preferencialmente. Os cátions Zn2+^ se difundem na água e os elétrons são conduzidos na superfície do ferro, onde reduzem o O 2. O Zn é o ânodo de uma célula galvânica. Na medida em que o Fe é o cátodo, ele não é corroído.
OBJETIVOS
Verificar a importância da eletrólise no processo de revestimento de peças metálicas.
MATERIAIS E REAGENTES
Béquer de 100 mL; Pisseta; Eletrodo de cobre; Bateria; Peça a ser galvanizada; Fio de cobre; CuSO 4 1M.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Inicialmente colocou-se no béquer 20 mL de solução de CuSO 4 e observou-se a coloração inicial da solução. Ligou-se o pólo positivo da bateria no eletrodo de cobre e o pólo negativo na peça a ser galvanizada, que neste experimento foi uma chave comum de porta. Mergulhou-se o eletrodo de cobre e a
chave metálica na solução de CuSO 4 durante 30 segundos e observou-se, em seguida mergulhou-se novamente. Repetiu-se este procedimento três vezes. Comparou-se a coloração final da solução com aquela do início do experimento.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Neste experimento utilizou-se como peça a ser galvanizada uma chave metálica de porta comum e como fonte de tensão um conjunto de quatro pilhas alcalinas (A) de tensão 1,5 V associadas em série. Foram realizadas três imersões de 30s da chave metálica na solução de CuSO 4 1M pois a eletrodeposição aconteceu muito lentamente. Observou-se que a deposição do cobre se Du em camadas lineares que se arranjaram sobre a superfície na forma de “estrias”, seguindo a orientação da estrutura metálica do material revestido. Também foi verificado que a camada de revestimento de cobre apresentou baixa aderência, soltando facilmente ao toque e descobrindo novamente a chave. A pouca capacidade observada no experimento em o cobre aderir à superfície da chave se deve ao fato desta já ter sido anteriormente galvanizada no processo de fabricação, limitando as potencialidades do metal revestido realizar uma liga Fe-Cu
Foi observada a necessidade de se acrescentar ao título do roteiro as palavras eletrólise e eletrodeposição, pois o termo galvanização não se refere ao tipo de revestimento metálico proposto neste experimento, visto que este ocorre com a utilização do zinco e o metal utilizado foi o cobre. No entanto, o objetivo de verificar a importância da eletrólise no processo de proteção de metais foi comprido na forma de ensaios e discussões sobre a necessidade de aumentar a resistência de objetos à oxidação. O fato é que muitos objetos cotidianos são feitos de metais como o ferro ou de ligas como aço, latão e bronze para as mais diversas aplicações em diferentes condições ambientes (ar atmosférico, meio aquoso ou subterrâneo), de modo que devem ser resistentes a ataques de agentes oxidantes e ao atrito. Portanto, as formas de proteção de peças metálicas como a utilização de inibidores de corrosão, a pintura, a utilização de agentes passivantes, o revestimento com polímeros ou materiais não metálicos inorgânicos, além da deposição metálica como a cladização e galvanização assumem importância crucial para o desenvolvimento e manutenção industrial da modernidade.
[1] RUSSEL, J. B. Química Geral. Vol. 1 e 2. 2ed. São Paulo: Pearson Makron Books,
[2] GENTIL, V. Corrosão. 5ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. [3] MAAR, J. H. História da Química - Segunda Parte: de Lavoisier ao sistema periódico. 1 ed. Florianópolis: Conceito Editorial, 20 10. [4] NUSSENZVEIG, M. H. Curso de Física Básica. 4 Ed. vol. 3. Rio de Janeiro: LTC,