Os tanques de armazenamento de gasolina podem, com o tempo, sofrer processos oxidativos, resultando na contaminação do combustível e do solo à sua volta. Uma forma de evitar tais problemas econômicos e ambientais é utilizar preferencialmente metais de sacrifício, protegendo os tanques de armazenamento.
Suponha que seja necessário usar um metal de sacrifício em um tanque de aço (liga de ferro-carbono). Considere as semirreações de redução e seus respectivos potenciais padrão.
Dos metais citados, o que garantirá proteção ao tanque de aço é o
A) zinco.
B) cobre.
C) níquel.
D) cádmio.
E) mercúrio.
Resolução em texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão (em letras comuns, sem destaque):
Eletroquímica, Química Geral, Interpretação de Dados
Nível da Questão (em letras comuns, sem destaque):
Médio
Gabarito (em letras comuns, sem destaque):
A) Zinco
Tema/Objetivo Geral (em letras comuns, sem destaque):
Entender que, para proteger o ferro (em um tanque de aço) contra a corrosão, é necessário um metal de sacrifício com potencial de oxidação maior (ou seja, potencial de redução menor) do que o do próprio ferro.
🔷 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Comando da Questão:
“Sendo necessário usar um metal de sacrifício em um tanque de aço (que contém ferro), qual metal, dentre os listados, seria capaz de proteger o ferro contra a corrosão?”
Explicação Detalhada:
Quer-se o metal que sofra oxidação mais facilmente do que o ferro, para que ele “sacrifique” a si próprio. Em termos de potencial padrão de redução, isso implica um valor mais negativo do que o do ferro.
Palavras-Chave:
- Metal de sacrifício
- Proteção catódica
- Potencial padrão de redução (E°)
Objetivo:
Reconhecer, a partir dos valores de E°, qual metal possui potencial de redução menor do que o do ferro (Fe²⁺/Fe) e, portanto, será oxidado preferencialmente.
🔷 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
- Metal de Sacrifício:
- Um metal que, ao ser acoplado ao ferro, é o primeiro a se oxidar, protegendo o ferro da corrosão.
- Apresenta um potencial de redução mais negativo do que o ferro.
- Potencial Padrão de Redução (E°):
- Quanto mais negativo o E° de redução, maior a tendência de o metal (no estado zero) oxidar-se.
- Precisamos comparar Fe²⁺ + 2e⁻ → Fe (E° = –0,44 V) com os potenciais dos demais metais.
Exemplo Prático:
- Em embarcações metálicas, frequentemente se fixa um bloco de zinco ao casco. O zinco se corrói e o ferro permanece íntegro.
🔷 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
“No quadro, há as semirreações de redução e seus E° correspondentes. Para ser metal de sacrifício, o metal precisa ter E° < E° do ferro.”
Conclusão parcial:
Ferro E° = –0,44 V. Precisamos de algo mais negativo do que –0,44 V, isto é, –0,76 V (Zn), –0,40 V (Cd?), –0,25 V (Ni?), etc.
🔷 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio
- Comparando E° de cada metal com Fe (–0,44 V):
- Zn²⁺/Zn: –0,76 V (mais negativo).
- Cu²⁺/Cu: +0,34 V (mais positivo, não serve).
- Ni²⁺/Ni: –0,25 V (menos negativo do que Fe, não serve).
- Cd²⁺/Cd: –0,40 V (não é mais negativo que –0,44; está menos negativo, então Cd não protege Fe).
- Hg²⁺/Hg: +0,86 V (mais positivo, não protege).
- Resultado:
- Somente o Zn (–0,76 V) é mais negativo do que –0,44 V.
- Portanto, Zinco é o metal de sacrifício ideal.
🔷 Passo 5: Análise das Alternativas (ou Argumentos) e Resolução
- (A) Zinco
- E°(Zn²⁺/Zn) = –0,76 V → Mais negativo, protege ferro.
- (B) Cobre
- E°(Cu²⁺/Cu) = +0,34 V → Muito mais positivo, seria protegido em vez de proteger.
- (C) Níquel
- E°(Ni²⁺/Ni) = –0,25 V → Mais positivo que o do ferro (–0,44), não serve.
- (D) Cádmio
- E°(Cd²⁺/Cd) = –0,40 V → Ainda menos negativo do que –0,44 (Fe), logo não é protetor.
- (E) Mercúrio
- E°(Hg²⁺/Hg) = +0,86 V → Muito mais positivo, sem chance de sacrificar-se.
Escolha Correta: (A) Zinco.
🔷 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
Resumo do Raciocínio:
Para proteger o ferro, é preciso que o metal tenha E° < –0,44 V. Dentre as opções, somente o Zn (–0,76 V) cumpre o requisito.
Reafirmação da Alternativa Correta:
A) Zinco
Resumo Final:
O zinco, por ter potencial de redução mais negativo do que o do ferro, oxida-se primeiro e, portanto, age como metal de sacrifício, salvando o ferro da corrosão.