Enunciado

Para cada um dos metais listados na tabela a seguir, calcule a razão de Pilling-Bedworth. Além disso, com base nesse valor, especifique se você espera que a incrustação de óxido que se forma sobre a superfície seja protetora e, então, justifique sua decisão. Os dados para a massa específica tanto do metal quanto do seu óxido também estão listados na tabela.

Passo 1

Oi, tudo certo? Vamos analisar essa questão.

Primeiramente vamos calcular a razão de Pilling-Bedworth para cada metal. A razão é dada por:

r a z ã o P - B = A O ρ m a A M ρ O

Onde:

  • A O = Peso molecular do óxido;
  • A M = Peso atômico do metal;
  • ρ O = densidade do óxido;
  • ρ M = densidade do metal;
  • a = Coeficiente de espécies metálicas para a reação de oxidação geral.

Passo 2

Para o Z r temos a seguinte reação:

Z r + O 2 = Z r O 2

Portanto, teremos que:

  • A O = 91,22 + 2 16 = 123,22   g / m o l
  • A M = 91,22   g / m o l
  • ρ O = 6,51   g / c m 3
  • ρ M = 5,89   g / c m 3
  • a = 1
  • Substituindo, teremos:

    r a z ã o P - B = 123,22 6,51 1 91,22 5,89

    Resolvendo, teremos:

    r a z ã o P - B = 1 , 49

    Passo 3

    Para o S n temos a seguinte reação:

    S n + O 2 = S n O 2

    Portanto, teremos que:

  • A O = 118,71 + 2 16 = 150,71   g / m o l
  • A M = 118,71   g / m o l
  • ρ O = 7,30   g / c m 3
  • ρ M = 6,95   g / c m 3
  • a = 1
  • Substituindo, teremos:

    r a z ã o P - B = 150,71 7,30 1 118,71 6,85

    Resolvendo, teremos:

    r a z ã o P - B = 1,33

    Passo 4

    Para o B i temos a seguinte reação:

    2 B i + 3 2 O 2 = B i 2 O 3

    Portanto, teremos que:

  • A O = 2 208,98 + 3 16 = 465,96   g / m o l
  • A M = 208,98   g / m o l
  • ρ O = 8,90   g / c m 3
  • ρ M = 9,80   g / c m 3
  • a = 2

Substituindo, teremos:

r a z ã o P - B = 465,96 9,80 2 208,98 8,90

Resolvendo, teremos:

r a z ã o P - B = 1 , 2 3

Como, para todos os metais as razões ficaram entre 1 e 2 , podemos dizer que os filmes dos óxidos são protetivos.

Resposta

Z r :   r a z ã o P - B = 1,49

S n : r a z ã o P - B = 1 , 33

B i : r a z ã o P - B = 1 , 23

Todos os filmes dos óxidos são protetivos, pois as razões estão entre 1 e 2 .

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