Avaliacao Eletroquimica e Corrosao - Problemas e Solucoes Industriais

Enunciado Avaliação E você sabe quais os principais problemas gerados pela corrosão eletroquímica Claro como em todo mecanismo de desgaste podem ser vários mas três deles são considerados os mais relevantes para a indústria 1 Perda de resistência as superfícies com essa forma de corrosão sofrem remoção acelerada de material e em muitos casos têm a sua resistência mecânica reduzida 2 Paradas de produção geralmente esse tipo de corrosão provoca danos tão severos no equipamento que é necessário parar a produção para a substituição Exemplo tubulações com corrosão eletroquímica podem furar e gerar vazamentos 3 Custos de manutenção a necessidade de substituição de peças danificadas aumenta significativamente o custo de manutenção e reduz o indicador OEE Fonte Corrosão Eletroquímica você sabe o que é Rijeza metalurgia Disponível em httpsbitly3oZetS5 Acesso em 2 maio 2023 Você é um gestor em treinamentos de uma empresa e quer conscientizar seus colaboradores sobre a necessidade da contenção da corrosão a partir dos conhecimentos da eletroquímica Considerando as informações anteriores e os conteúdos abordados na disciplina responda a O que vem a ser a Eletroquímica e como acontece a liberação de energia química no processo de Oxirredução b Quais são Fonte Corrosão Eletroquímica você sabe o que é Rijeza metalurgia Disponível em httpsbitly3oZetS5 Acesso em 2 maio 2023 Você é um gestor em treinamentos de uma empresa e quer conscientizar seus colaboradores sobre a necessidade da contenção da corrosão a partir dos conhecimentos da eletroquímica Considerando as informações anteriores e os conteúdos abordados na disciplina responda a O que vem a ser a Eletroquímica e como acontece a liberação de energia química no processo de Oxirredução b Quais são as etapas para determinar o NOX de um composto Descrevaas c Descreva as etapas ou regras práticas para o balanceamento por oxirredução Folha de Resposta AVCdocx 11 maio 2023 1132 Status de envio Número da tentativa Esta é a tentativa 1 2 tentativas permitidas Status de envio Nenhuma tentativa Status da avaliação Não há notas Data de entrega terça 6 jun 2023 2355 Tempo restante 20 dias 2 horas Última modificação Adicionar envio a Podemos definir eletroquímica como sendo o ramo da química que estuda processos e reações químicas onde há transferência de elétrons Essas reações são chamadas de oxirredução nas quais uma espécie é oxidada perde elétrons e outra é reduzida recebe elétrons A liberação de energia química ocorre em processos eletroquímicos espontâneos que são as pilhas eletroquímicas Já para um processo nãoespontâneo ocorrer é necessário ceder energia para o sistema sendo este o caso para a eletrólise na qual uma corrente é aplicada para que a reação ocorra A energia química gerada em reações redox vem do fato de estarmos gerando produtos mais estáveis que os reagentes Por exemplo uma pilha que oxida magnésio Mg para magnésio II Mg2 enquanto reduz cobre II Cu2 a cobre Cu é espontânea pelo fato de os produtos gerados serem mais estáveis que os reagentes especialmente pelo Mg ser altamente instável enquanto o cátion Mg2 é estável A reação que descreve esse sistema é M gsCuaq 2Mgaq 2Cus A maior estabilidade do Mg2 frente ao Mg está relacionada à sua distribuição eletrônica não será mostrada aqui pois foge do escopo da eletroquímica Como o sistema acima é espontâneo teremos uma diferença de potencial positiva E0 e uma variação de energia livre de Gibbs negativa G0 A eletroquímica é importante até mesmo em sistemas biológicas A cadeia transportadora de elétrons é a responsável por gerar a energia que nos move e é baseada na transferência de elétrons entre espécies químicas b Etapas para determinar o NOX número de oxidação de um elemento Etapa 1 Devemos ter em mãos a fórmula molecular do composto Por exemplo se nos é dado para calcular o NOX do manganês no permanganato de potássio devemos primeiro escrever a fórmula molecular do permanganato de potássio que é KMnO4 Etapa 2 Escrever o NOX dos elementos conhecidos Alguns elementos possuem um NOX padrão que raramente muda Abaixo temos o NOX mais comum de alguns elementos Na 1 K 1 H 1 F 1 Cl 1 O 2 Etapa 3 Equacionar de modo que o NOX do elemento desconhecido seja a incógnita Por exemplo a partir da fórmula molecular KMnO4 escrevemos a seguinte equação onde x é o NOX do Mn KMnO4 1x4 2 0 x18 x7 Note que o fator 4 é referente ao número de oxigênios que possui NOX 2 Portanto o NOX do Mn no KMnO4 é 7 Vale ressaltar que o igual à zero é válido somente para substâncias sem carga Para íons como o MnO4 igualamos o lado esquerdo à carga do íon Para o MnO4 temos então o lado esquerdo igual a 1 MnO4 x4 21 x187 c Etapas para balanceamento de reações pelo método de oxirredução Este método de balanceamento se baseia no princípio de que em uma reação redox o número de elétrons cedidos deve ser igual ao número de elétrons doados Existem outros métodos dentre eles o das semirreações não será abordado aqui Para ilustrar esse método iremos empregar uma reação exemplo abaixo KMnO4HClKCl MnCl2Cl2H 2O Etapa 1 Determinar o NOX de todas as espécies da reação KMnO4HClKCl MnCl2Cl2H 2O NOX 1 7 2 1 1 1 1 2 1 0 1 2 Etapa 2 Determinar da variação do NOX das espécies que reduzem e oxidam oxidação aumento do NOX redução diminuição do NOX Analisando os NOXs calculados na Etapa 1 temos ΔNOXMn 7 2 5 ΔNOXCl 1 0 1 Entretanto são necessários 2 cloros para formar Cl2 portanto multiplicamos o ΔNOXCl por 2 obtendo ΔNOXMn 5 ΔNOXCl 2 Etapa 3 Inversão dos valores da variação do NOX Nesta etapa escrevemos o coeficiente da espécie que sofre oxidação a partir do ΔNOX da espécie que sofre redução e viceversa ΔNOXMn 5 redução ΔNOXCl 2 oxidação Portanto KMnO4HClKCl2MnCl25Cl2H 2O Etapa 4 Completar os demais coeficientes por tentativa e erro Agora basta escrever o restante dos coeficientes por tentativa e erro mantendo fixos os coeficientes escritos na etapa anterior É recomendado deixar o oxigênio por último e o hidrogênio por penúltimo KMnO4HClKCl2MnCl25Cl2H 2O 2 KMnO 4HCl2 KCl2 MnCl25Cl2H 2O 2 KMnO 416 HCl2 KCl2 MnCl25Cl2H 2O 2 KMnO 416 HCl2 KCl2 MnCl25Cl28 H 2O Portanto a reação balanceada é 2 KMnO 416 HCl2 KCl2 MnCl25Cl28 H 2O a Podemos definir eletroquímica como sendo o ramo da química que estuda processos e reações químicas onde há transferência de elétrons Essas reações são chamadas de oxirredução nas quais uma espécie é oxidada perde elétrons e outra é reduzida recebe elétrons A liberação de energia química ocorre em processos eletroquímicos espontâneos que são as pilhas eletroquímicas Já para um processo nãoespontâneo ocorrer é necessário ceder energia para o sistema sendo este o caso para a eletrólise na qual uma corrente é aplicada para que a reação ocorra A energia química gerada em reações redox vem do fato de estarmos gerando produtos mais estáveis que os reagentes Por exemplo uma pilha que oxida magnésio Mg para magnésio II Mg2 enquanto reduz cobre II Cu2 a cobre Cu é espontânea pelo fato de os produtos gerados serem mais estáveis que os reagentes especialmente pelo Mg ser altamente instável enquanto o cátion Mg2 é estável A reação que descreve esse sistema é Mgs Cuaq 2 Mgaq 2 Cus A maior estabilidade do Mg2 frente ao Mg está relacionada à sua distribuição eletrônica não será mostrada aqui pois foge do escopo da eletroquímica Como o sistema acima é espontâneo teremos uma diferença de potencial positiva 𝐸 0 e uma variação de energia livre de Gibbs negativa 𝐺 0 A eletroquímica é importante até mesmo em sistemas biológicas A cadeia transportadora de elétrons é a responsável por gerar a energia que nos move e é baseada na transferência de elétrons entre espécies químicas b Etapas para determinar o NOX número de oxidação de um elemento Etapa 1 Devemos ter em mãos a fórmula molecular do composto Por exemplo se nos é dado para calcular o NOX do manganês no permanganato de potássio devemos primeiro escrever a fórmula molecular do permanganato de potássio que é KMnO4 Etapa 2 Escrever o NOX dos elementos conhecidos Alguns elementos possuem um NOX padrão que raramente muda Abaixo temos o NOX mais comum de alguns elementos Na 1 K 1 H 1 F 1 Cl 1 O 2 Etapa 3 Equacionar de modo que o NOX do elemento desconhecido seja a incógnita Por exemplo a partir da fórmula molecular KMnO4 escrevemos a seguinte equação onde 𝑥 é o NOX do Mn KMnO4 1 𝑥 42 0 𝑥 1 8 𝒙 𝟕 Note que o fator 4 é referente ao número de oxigênios que possui NOX 2 Portanto o NOX do Mn no KMnO4 é 7 Vale ressaltar que o igual à zero é válido somente para substâncias sem carga Para íons como o MnO4 igualamos o lado esquerdo à carga do íon Para o MnO4 temos então o lado esquerdo igual a 1 MnO4 𝑥 42 1 𝑥 1 8 7 c Etapas para balanceamento de reações pelo método de oxirredução Este método de balanceamento se baseia no princípio de que em uma reação redox o número de elétrons cedidos deve ser igual ao número de elétrons doados Existem outros métodos dentre eles o das semirreações não será abordado aqui Para ilustrar esse método iremos empregar uma reação exemplo abaixo 𝐾𝑀𝑛𝑂4 𝐻𝐶𝑙 𝐾𝐶𝑙 𝑀𝑛𝐶𝑙2 𝐶𝑙2 𝐻2𝑂 Etapa 1 Determinar o NOX de todas as espécies da reação 𝐾𝑀𝑛𝑂4 𝐻𝐶𝑙 𝐾𝐶𝑙 𝑀𝑛𝐶𝑙2 𝐶𝑙2 𝐻2𝑂 NOX 1 7 2 1 1 1 1 2 1 0 1 2 Etapa 2 Determinar da variação do NOX das espécies que reduzem e oxidam oxidação aumento do NOX redução diminuição do NOX Analisando os NOXs calculados na Etapa 1 temos ΔNOXMn 7 2 5 ΔNOXCl 1 0 1 Entretanto são necessários 2 cloros para formar Cl2 portanto multiplicamos o ΔNOXCl por 2 obtendo ΔNOXMn 5 ΔNOXCl 2 Etapa 3 Inversão dos valores da variação do NOX Nesta etapa escrevemos o coeficiente da espécie que sofre oxidação a partir do ΔNOX da espécie que sofre redução e viceversa ΔNOXMn 5 redução ΔNOXCl 2 oxidação Portanto 𝐾𝑀𝑛𝑂4 𝐻𝐶𝑙 𝐾𝐶𝑙 2 𝑀𝑛𝐶𝑙2 5 𝐶𝑙2 𝐻2𝑂 Etapa 4 Completar os demais coeficientes por tentativa e erro Agora basta escrever o restante dos coeficientes por tentativa e erro mantendo fixos os coeficientes escritos na etapa anterior É recomendado deixar o oxigênio por último e o hidrogênio por penúltimo 𝐾𝑀𝑛𝑂4 𝐻𝐶𝑙 𝐾𝐶𝑙 2 𝑀𝑛𝐶𝑙2 5 𝐶𝑙2 𝐻2𝑂 2 𝐾𝑀𝑛𝑂4 𝐻𝐶𝑙 2 𝐾𝐶𝑙 2 𝑀𝑛𝐶𝑙2 5 𝐶𝑙2 𝐻2𝑂 2 𝐾𝑀𝑛𝑂4 16 𝐻𝐶𝑙 2 𝐾𝐶𝑙 2 𝑀𝑛𝐶𝑙2 5 𝐶𝑙2 𝐻2𝑂 2 𝐾𝑀𝑛𝑂4 16 𝐻𝐶𝑙 2 𝐾𝐶𝑙 2 𝑀𝑛𝐶𝑙2 5 𝐶𝑙2 8 𝐻2𝑂 Portanto a reação balanceada é 𝟐 𝑲𝑴𝒏𝑶𝟒 𝟏𝟔 𝑯𝑪𝒍 𝟐 𝑲𝑪𝒍 𝟐 𝑴𝒏𝑪𝒍𝟐 𝟓 𝑪𝒍𝟐 𝟖 𝑯𝟐𝑶