A ferrugem causa um grande prejuizo: cerca de 25 % da produção anual de aço é utilizada para repor peças ou estruturas oxidadas. Um estudante resolveu testar métodos para evitar a corrosão. Ele utilizou vários pregos de ferro, cobrindo metade da superficie de cada prego com fio de um metal. Ele usou como metais: prata (Ag); cobre (Cu); aluminio (Al); magnésio (Mg); e cálcio (Ca). O estudante deixou os pregos, cada um coberto com um desses metais, expostos à atmosfera por um mês. Após esse periodo o estudante verificou formação de ferrugem em qual(is) do(s) prego(s)? Por que apenas esse(s) prego(s) enferrujou(aram)?
Seguem os potenciais de redução de diferentes cátions:
ll Ca 2+(aq)+2 e Ca(s) & E^0=-2,87 V Mg 2+(aq)+2 e Mg(s) & E^0=-2,37 V Al 3+(aq)+3 e- Al(s) & E^0=-1,66 V Fe 3+(aq)+e- Fe 2+(aq) & E^0=-0,77 V Fe 2+(aq)+2 e Fe(s) & E^0=-0,44 V Cu 2+(aq)+2 e- Cu(s) & E^0=+0,34 V Ag+(aq)+e Ag(s) & E^0=+0,80 V
Enferrujaram os pregos cobertos com cobre e prata, pois eles têm potencial de redução maior que o ferro.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre ferrugem em pregos de ferro e como distintos metais aplicados neles podem evitar ou não a corrosão. A matéria envolvida aqui é química, especificamente eletroquímica e corrosão. Para resolver, a gente vai precisar entender potenciais de redução dos diferentes metais e como eles interagem com o ferro.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é potencial de redução. É uma medida de tendência de uma espécie química ganhar elétrons e se reduzir. Metais com potenciais de redução maiores são mais nobres e menos propensos a oxidar, ou seja, menos propensos a ferrugem.

Passo 3

Agora, vamos analisar os potenciais de redução fornecidos:
ll Ca^2+ + 2e^- Ca(s) & E^0 = -2,87 V Mg^2+ + 2e^- Mg(s) & E^0 = -2,37 V Al^3+ + 3e^- Al(s) & E^0 = -1,66 V Fe^3+ + e^- Fe^2+ & E^0 = -0,77 V Fe^2+ + 2e^- Fe(s) & E^0 = -0,44 V Cu^2+ + 2e^- Cu(s) & E^0 = +0,34 V Ag^+ + e^- Ag(s) & E^0 = +0,80 V

Passo 4

O ferro tem potencial de redução de -0,44 V. Vamos comparar com os metais usados para cobrir os pregos:
  • Prata (Ag): +0,80 V
  • Cobre (Cu): +0,34 V
  • Alumínio (Al): -1,66 V
  • Magnésio (Mg): -2,37 V
  • Cálcio (Ca): -2,87 V

Passo 5

Metais com potenciais de redução maiores que o ferro são mais nobles. Isso significa que eles são menos propensos a oxidar. Quando um metal mais nobre está em contato com o ferro, o ferro tende a oxidar para proteger o metal nobre, um processo chamado corrosão galvânica.

Passo 6

Analisando os potenciais:
  • Prata e Cobre têm potenciais de redução maiores que o ferro.
  • Alumínio, Magnésio e Cálcio têm potenciais menores que o ferro.

Passo 7

Portanto:
  • Prata e Cobre: Mais nobres que o ferro, fazendo com que o ferro sob eles oxide e enferruje.
  • Alumínio, Magnésio e Cálcio: Menos nobres, podem corromper ou fornecer proteção ao ferro, prevenindo a ferrugem.

Resposta

Os pregos cobertos com cobre (Cu) e prata (Ag) enferrujaram, pois esses metais têm potenciais de redução maiores que o do ferro, tornando o ferro mais suscetível à oxidação e, consequentemente, à formação de ferrugem.

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