PROTECÇÃO DOS METAIS FORMAÇÃO DE LIGAS Neste caso associa-se o metal a proteger a outro, originando uma liga altamente resistente à corrosão.

Exemplo: aço inox

PROTECÇÃO CATÓDICA A protecção catódica é um processo, pelo qual, o metal para se proteger da corrosão, se torna cátodo de uma pilha electroquímica.

Exemplo:

Para se proteger uma canalização de ferro, é necessário colocá-lo em contacto com outro metal fortemente redutor (magnésio, zinco…).

No ânodo ocorre a reacção:

-2 e 2 Mg Mg

Os electrões passam pelo cabo de cobre e para a tubagem de ferro, que funciona como eléctrodo de inerte (cátodo) que está em contacto com o electrólito, onde existe oxigénio que recebe os electrões.

No cátodo ocorre a reacção:

(aq)OH 2 e 2 )O(H (g)O 2

1 --

22

Neste caso, o magnésio tem o papel de “ânodo de sacrifício”.

Este método é usado na protecção de “pipelines” (oleodutos), termoacumuladores e navios.

GALVANOPLASTIA A galvanoplastia é um processo através do qual se efectua uma protecção superficial que consiste na cobertura do metal por outro metal que o proteja dos elementos ambientais que são responsáveis pela sua corrosão.

Exemplos:

Galvanização – protecção do ferro pelo zinco

Cromagem

Banho de prata

Niquelagem

Estanhagem

ANODIZAÇÃO Ao contrário da galvanoplastia, a anodização baseia-se na utilização de correntes anódicas externas que provoquem a deposição regular de uma camada protectora do próprio metal.

Exemplo:

O alumínio reage com o oxigénio do ar através da reacção espontânea:

(s)OA 2 (aq)O 2 Al(s) 322

No entanto, contrariamente à ferrugem, o óxido de alumínio adere fortemente à superfície metálica e, como não é solúvel, constrói uma barreira protectora que impede a corrosão do metal que fica debaixo desta camada. A anodização do

alumínio é uma forma de imitar este processo natural, mas de uma forma muito mais controlada e obtendo espessuras de óxido mais constantes do que aquelas que são obtidas naturalmente. RELAÇÃO ENTRE O POTENCIAL DE REDUÇÃO DO METAL A PROTEGER E O METAL PROTECTOR PROTECÇÃO CATÓDICA

proteger) a (metalE protector) (metalE 0

Redução

0

Redução

GASVANOPLASTIA Neste caso, existem duas situações possíveis:

1ª) proteger) a (metalE protector) (metalE 0

Redução

0

Redução

2ª) proteger) a (metalE protector) (metalE 0

Redução

0

Redução

Contudo, nesta segunda situação o metal protector transforma-se (oxida-se) numa película protectora.

ANODIZAÇÃO

proteger) a (metalE protector) (metalE 0

Redução

0

Redução

Esta relação acontece porque o metal protector é o mesmo que o metal a proteger.

DOS MINERAIS AOS METAIS Este processo inicia-se com as etapas de transformação física, tais como: extração do minério, fragmentação das rochas e concentração do minério.

Após as transformações físicas, efetuam-se as transformações químicas, tais como: ustulação, redução por via química e redução por via eletrolítica.

Este percurso, dos minerais aos metais, tem problemas de poluição. POLUIÇÃO NA EXPLORAÇÃO As minas poluem, por lixiviação, outros recursos, nomeadamente as águas dos rios e as águas subterrâneas, causando doenças e prejuízos. Não é só a poluição proveniente do processo mineiro mas também todos os produtos químicos que são usados nas extrações dos metais. Os principais tipos de poluição incluem a contaminação por metais tóxicos (arsénio e mercúrio) das águas e dos solos.

Durante a extração rasgam-se colinas, altera-se a vegetação, exterminam-se diversas espécies e contaminam-se os lençóis de água.

Após a extração, os metais têm de ser separados de outros materiais por técnicas que utilizam, ainda hoje, cianeto e ácido sulfúrico, altamente prejudiciais à saúde, quando libertados para os ecossistemas. Durante o processo de fundição dos metais, libertam-se grandes quantidades de poluentes como óxidos de enxofre (SOx), um dos principais agentes da chuva ácida, e matéria particulada, para além da ganga.

USTULAÇÃO Neste processo, os sais minerais são transformados em óxidos, através do seu aquecimento.

Exemplo: Transformação da pirite (FeS2) em Fe3O4.

3 FeS2(s) + 8 O2(g) Fe3O4(s) + 6 SO2(g) ΔE > 0

REDUÇÃO POR VIA QUÍMICA Os metais nos minerais têm sempre números de oxidação positivos, pelo que, a obtenção do metal é um processo de oxidação-redução, com redução dos iões metálicos correspondentes. Nesta operação podem usar-se vários redutores mas por razões económicas, na maioria dos casos, utiliza-se o carvão como redutor.

Exemplo: Redução do ferro num alto forno.

CARBONO NA SÉRIE ELECTROQUÍMICA Dada a importância do carbono, como redutor, na metalurgia utiliza-se a seguinte série eletroquímica:

K Na Mg Al (C) Zn Fe Sn Pb (H) Cu Ag Au

PODER REDUTOR CRESCENTE

Os metais situados abaixo do carbono (com baixa afinidade para o oxigénio) podem ser extraídos do respetivo minério por aquecimento com carbono (fusão redutora). REDUÇÃO POR VIA ELECTROLÍTICA Os metais acima do carbono na série eletroquímica usada em metalurgia são extraídos dos seus minérios por redução eletrolítica.

Este método consiste em forçar a reação de redução através da aplicação de uma diferença de potencial (energia elétrica). A esta reação dá-se o nome de eletrólise. ELECTRÓLISE DA ÁGUA Da série eletroquímica, obtém-se:

V 83,0E OH 2 H 2e OH 2 (A) 0-

2

-

2

V 40,0E OH 4 4e OH 2 O (B) 0--

22

Em condições normais a reação redox que ocorre espontaneamente, resulta da soma do dobro da reação inversa de (A), a de menor potencial padrão de redução, com a reação (B).

2)2e OH OH 2 (H 2(A) -

2

-

2

--

22 OH 4 4e OH 2 O (B) ---------------------------------------------

OH 2 O H 2 222

A eletrólise da água consiste em inverter esta reação espontânea.

O polo positivo da pilha força a água a perder eletrões para ele, através da reação:

4e (aq)H 4 (g)O )O(H 2 (C) -

22

E o pólo negativo da pilha força a água a receber eletrões através da reação:

(aq)OH 2 (g)H 2e )O(H 2 (D) 2

-

2

Somando (C) com 2(D):

4e (aq)H 4 (g)O )O(H 2 -

22

(aq)OH 4 (g)H 2 4e )O(H 4 2

-

2

-------------------------------------------------------------------------------

(aq)OH 4 (aq)H 4 (aq)H 2 (g)O )O(H 6 -

222

Como:

)O(H 4 (aq)OH 4 (aq)H 4 2

-

Então, obtém-se:

)O(H 4 (aq)H 2 (g)O )O(H 6 2222

(aq)H 2 (g)O )O(H 2 222

ELECTRÓLISE DO CLORETO DE SÓDIO FUNDIDO

O polo negativo da pilha força a reação:

)Na( 2 2e )(Na 2 -

O polo positivo da pilha força a reação:

2e (g)C )(C 2 -

2

A reação global da reação é portanto:

)Na( 2 2e )(Na 2 -

2e (g)C )(C 2 -

2 -----------------------------------------------------------

(g)C )Na( 2 )(C 2 )(Na 2 2

ELECTRÓLISE DO CLORETO DE SÓDIO AQUOSO Neste caso o polo negativo da pilha provoca duas reações de redução:

V 71,2/Na)Na(E Na(s) e (aq)Na 0-

V 83,0 )O/H(HE (aq)OH 2 (g)H 2e )O(H 2 22

0

2

-

2

Como a 2ª reação tem maior E0, liberta-se preferencialmente H2(g).

O polo positivo da bateria força a ocorrência de duas reações de oxidação:

V 36,1 )/CE(C 2e (g)C )(C 2 2

-

2

V 23,1 )O/O(HE 4e (aq)H 4 (g)O )O(H 2 22

0-

22

Como os potenciais são próximos, liberta-se uma mistura de Cl2 e O2.