Autor: GABRIEL ARAUJO | Publicado: 2012-01-13T09:16:00-08:00


Quanto ar é usado na oxidação do ferro?

Objetivo

Este experimento tem como finalidade apresentar aos estudantes os
conceitos básicos relativos à oxidação que ocorre nos metais, tão presente no
nosso cotidiano. Visa introduzir aspectos gerais sobre os processos de
oxidação no dia a dia.

Material utilizado
a- 1 tubo de ensaio
b- 1 béquer
c- 1 régua
d- fios de ferros ou palha de aço (como usadas na limpeza de panelas)
e- água filtrada

Experimento

1. Coloque aproximadamente 3 cm de fios de ferro ou palha de aço no fundo
do tubo de ensaio e umedeça com água.
2. Adicione água em um béquer como demonstrado na Figura 1. Inverta o
tubo de ensaio contendo o fio de ferro e coloque-o no béquer com água,
Sociedade Brasileira de Química | 53
conforme mostrado na Figura 1. Meça a altura da coluna de ar dentro do tubo
com a régua.
3. Deixe o material descansar por uma semana.
4. Após esse período, sem retirar o tubo da água, meça novamente a coluna
de ar dentro do tubo.

Entendendo o experimento

O processo de corrosão provoca inúmeros prejuízos à indústria, e traz
muitos transtornos no nosso dia a dia, a exemplo dos estragos provocados
pela ferrugem nos aparelhos eletrônicos, eletrodomésticos e mesmo nos
brinquedos.
Grande parte dessa perda se deve à corrosão do ferro e do aço (uma
liga metálica formada basicamente por ferro (Fe) e carbono (C) ) , embora
muitos outros metais também sofram corrosão.
Em relação ao ferro, a gravidade dos prejuízos deve-se muito ao fato
de que seu óxido, formado na sua oxidação, não se adere à superfície do
metal que sofreu a oxidação, e assim descama facilmente. Isto provoca
fraqueza estrutural e desintegração do metal.
A corrosão ocorre na presença da umidade. Quando o ferro é exposto
ao ar umidecido, ele reage com o oxigênio formando a ferrugem, Fe2O3. xH2O.
A quantidade de água complexada com o óxido de ferro (III) (Fe3+)
varia, como é indicado pelo “x” na fórmula anterior. Essa quantidade
também determina a cor da ferrugem, que pode variar de preto a amarelado,
chegando ao laranja escuro.
A formação da ferrugem é um processo complexo, que envolve
inicialmente a oxidação de Fe(0) a Fe(II):
Fe (s)  Fe+2 (aq) + 2 e-
Sociedade Brasileira de Química | 55
Para as próximas etapas, tanto a água quanto o oxigênio são
necessários. Os íons de Fe(II) são novamente oxidados, agora a Fe(III):
Fe+2 (aq)  Fe+3 (aq) + 1 e-
Os elétrons liberados nesses processos são usados para reduzir o
oxigênio:
O2 (g) + 2 H2O (l) + 4e-  4 OH- (l)
Os ions férricos Fe(III) se combinam com o oxigênio para formar o
óxido férrico que é, então, hidratado, variando com a quantidade de água
presente. A equação global de formação da ferrugem a partir do Fe (II) pode
ser descrita como:
4 Fe+2 (aq) + O2 (g) + [4 + 2 x H2O (l)]  2 Fe2O3. x H2O (s) + 8 H+ (aq)
A presença de água acelera a formação da ferrugem, o que justifica
que as ferrugens se tornem muito mais presentes em metais expostos aos
ambientes mais úmidos do que nos secos.
Além da umidade, muitos outros fatores afetam a taxa de corrosão.
Por exemplo, a presença de sal acelera a oxidação de metais. Isso se deve ao
fato de que o sal, em contato com a água, aumenta a condutividade da
solução aquosa formada na superfície do metal, aumentando a taxa de
corrosão. Por isso materiais de ferro tendem a corroer muito mais
rapidamente quando expostos ao sal (como o usado para derreter a neve ou
gelo nas estradas) ou ao ar salgado úmido perto do mar.

Resíduos, tratamento e descarte

Os resíduos gerados nesse experimento podem ser descartados no
lixo comum.