Determinar o potencial de corrosão e a velocidade de corrosão (icorr) para uma tubulação de ferro fundido transportando ácido sulfúrico
, a
. b) Determine a velocidade de corrosão em
.ano e a perda de espessura em mmpy (milímetros por ano). Os declives de Tafel anódico e catódico são
década logarítmica e as densidades de corrente de troca para
para a liberação de hidrogênio sobre ferro são
e
, respectivamente. Dados: para cada um dos processos anódico e catódico, vale a lei de Tafel. Dados:
; densidade do ferro:
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de corrosão juntos! O problema fala sobre determinar o potencial de corrosão e a velocidade de corrosão para uma tubulação de ferro fundido que está transportando ácido sulfúrico 1,0 M a 25°C. Além disso, também vamos calcular a velocidade de corrosão em g/cm² por ano e a perda de espessura em milímetros por ano. Para isso, vamos usar conceitos de eletroquímica, especialmente a Lei de Tafel, que relaciona a variação do potencial com a densidade de corrente.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender as reações envolvidas na corrosão do ferro em ácido sulfúrico. A corrosão é um processo eletroquímico que ocorre com duas semi-reações: a reação anodica, onde o ferro é oxidado, e a reação catódica, onde ocorre a redução do próton (hidrogênio). As equações são:
Anódica:
Catódica:
Passo 3
Agora, vamos usar a Lei de Tafel para cada uma dessas reações. A Lei de Tafel relaciona o potencial de eletrodo com a densidade de corrente. A equação geral é:
Onde:
-
é a sobrepotencial, -
é o declive de Tafel, -
é a densidade de corrente, -
é a densidade de corrente de troca.
Para as reações anodica e catódica, temos:
Anódica:
Catódica:
Passo 4
No estado de equilíbrio de corrosão, o potencial anodico é igual ao potencial catódico (
) e a corrente anodica é igual à corrente catódica (
). Então, podemos igualar as duas equações de Tafel:
Vamos resolver essa equação para encontrar
.
Passo 5
Substituindo os valores fornecidos:
A equação fica:
Podemos simplificar dividindo ambos os lados por 0,100:
Isso implica que:
O que só é possível se
for igual a zero, o que não faz sentido fisicamente. Isso sugere que precisamos considerar os potenciais de equilíbrio ou ajustar a abordagem para encontrar
.
Passo 6
Em vez disso, podemos calcular o potencial de corrosão (
) usando a expressão:
Substituindo os valores:
Simplificando:
Sabendo que
:
Resposta
O potencial de corrosão (
) é aproximadamente
e a velocidade de corrosão (
) ainda precisa ser calculada com base nessa informação.