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A corros?o, a oxida??o e a ferrugem s?o processos relacionados mas distintos. A corros?o é a deteriora??o gradual de materiais, especialmente metais, causada por intera??es químicas com o ambiente circundante. A oxida??o, a corros?o e outras reac??es químicas levam à descolora??o, deforma??o ou metamorfose do material componente. Por isso, as diferen?as e rela??es entre corros?o, oxida??o e ferrugem s?o essenciais.

It aids in determining the preservation of the lifespan of materials, minimizing adverse economic effects, and increasing safety in various fields. Such an understanding provides industries with measures and strategies to reduce the degradation rate of the materials, thus enhancing the durability of critical components. This, in turn, decreases the costs of repair and replacement. Implementing corrosion prevention best practices globally could yield significant savings, estimated between 15-35% of the cost of damage, translating to US$375 billion to US$875 billion annually^[1]. It is essential to regulate these phenomena to prevent catastrophic failures that can endanger lives in necessary fields such as construction and transport. Additionally, this knowledge creates innovations, such as developing new materials that do not corrode easily. It assists in making better and more sustainable product formations, as it is an enabler of change.

Defini??o de corros?o

A corros?o é um tipo de degrada??o que afecta materiais como os metais devido à rea??o química entre o material e o seu ambiente, resultando em produtos n?o económicos, inseguros e insalubres. Esta degrada??o pode ocorrer através de várias etapas. Geralmente leva à forma??o de óxido, hidróxido ou compostos semelhantes dentro da subst?ncia e que amolgaram/destruíram a constru??o original desse material.

Tipos de corros?o

A corros?o pode ocorrer de várias formas, consoante os ambientes e os materiais em contacto com os agentes de corros?o. Os tipos mais comuns incluem:

1. Corros?o galv?nica

Ocorre quando dois metais diferentes se ligam eletricamente num ambiente húmido. O metal anódico deteriora-se a um ritmo mais rápido do que quando existe de forma independente, enquanto o metal catódico se deteriora a um ritmo mais lento. A diferen?a de potencial entre dois metais é crítica na corros?o galv?nica e envolve a equa??o de Nernst:

E_{颁é濒耻濒补}=E⁰_{肠á迟辞诲辞}-E⁰_?nodo-(RT/nF) ln([Ox]/[Red] )

E_{颁é濒耻濒补}=potencial celular, E⁰=potenciais de elétrodo padr?o, R= Constante de gás, T=temperatura, n=número de electr?es transferidos, e F é a constante de Faraday.

2. Corros?o por picadas

A corros?o por pite é um tipo de corros?o localizada que cria buracos pequenos e profundos no material. ? particularmente perigosa porque pode levar a uma falha rápida do material, mesmo com uma perda global mínima de material. O fator de corros?o por pite é aplicável na avalia??o do impacto da corros?o por pite. Quando o fator de corros?o por pites é mais elevado, isso indica que a corros?o por pites é grave.

Fator de corros?o=(Profundidade do fosso mais profundo)/Perda de espessura média devido à corros?o

3. Corros?o em fendas

Este tipo de corros?o envolve células de concentra??o de oxigénio que se desenvolvem em po?os, fendas ou subdepósitos. Consequentemente, a solu??o local pode estagnar, causando corros?o localizada. A corros?o em fendas ocorre, por exemplo, à volta da costura de uma placa de metal onde o metal se junta a uma junta ou quando se utilizam parafusos e porcas. A taxa de corros?o em fendas depende de factores como a concentra??o de i?es cloreto ([Cl^-] e o pH da solu??o no interior da fenda:

Taxa de corros?o ∝ [Cl^–]e^(-?G/RT)

Nesta equa??o, Δ骋 é a varia??o da energia livre de Gibbs, R é a constante dos gases, e T é a temperatura.

Materiais susceptíveis de corros?o

A resistência à corros?o depende da composi??o do material, da estrutura e do ambiente em que o material metálico ou n?o metálico se encontra. O ferro e o a?o s?o particularmente propensos a enferrujar porque oxidam rapidamente, especialmente quando entram em contacto com a humidade e o oxigénio. Embora o alumínio desenvolva uma camada de óxido passiva, também sofre corros?o por picadas e fendas em condi??es que contêm cloreto. Cobre e suas ligas s?o susceptíveis à corros?o galv?nica. Isto é especialmente verdade quando est?o em contacto com metais como o alumínio ou o a?o e est?o expostos a um ambiente aquático. Como membro do grupo de ?nodos úteis na prote??o catódica, o zinco actua como um ?nodo nos modelos de prote??o galv?nica para corroer enquanto preserva o metal real.

Impacto industrial da corros?o

The effects of corrosion are shared across the industrial value chain, across most, if not all, industries that use metals. The impact of this menace on economies is that industries lose several billion dollars every year due to corrosion. The global cost of corrosion is estimated at US$2.5 trillion, equivalent to 3.4% of the global Gross Domestic Product (GDP) in 2013, with some estimates suggesting it now exceeds US$3 trillion annually^[1]. The loss includes the cost of maintenance and replacement of structures experiencing corrosion, production loss due to corrosion, and other related effects. Deteriorated safety, reliability, and durability are some of the impacts of corrosion. Corrosion can cause sudden failure of structures, transport, and utilities like bridges, pipelines, and aircraft. Structural integrity diminishes under corrosion owing to the high risk of sudden failure.

Regarding the physical environment, corrosion leads to hazards such as releasing hazardous material from corroded pipelines and storage tanks and reinforcement concrete structures in civil engineering structures. This effect has subsequent dangers to the physical and human environment. To address these challenges, engineers use various methods of corrosion control. Such methods include a selection of anti-corrosive materials and coatings, cathodic protection applications, and corrosion inhibitors, all requiring corrosion knowledge. The market for corrosion protective coatings, a key mitigation strategy, was valued at USD 20.59 billion in 2023 and is projected to grow to USD 33.28 billion by 2030 at a CAGR of 7.4% ^[2].

Compreender a oxida??o

A oxida??o é uma rea??o química primária crucial em muitos processos na natureza e na indústria. Fundamentalmente, a oxida??o implica a doa??o ou partilha de electr?es com outras espécies, havendo uma tendência geral para a perda de electr?es por parte de uma subst?ncia, frequentemente um metal, e para o ganho de electr?es por parte de outras subst?ncias, normalmente o oxigénio.

A oxida??o é um processo químico geral que pode ocorrer independentemente da corros?o. Embora possa levar à corros?o nos metais, a oxida??o nem sempre é prejudicial e pode ser benéfica, como na forma??o de camadas protectoras de óxido em metais como o alumínio.

Processo de Rea??o Química de Oxida??o

A oxida??o é um processo químico em que um átomo ou molécula perde um ou vários electr?es. Este processo envolve normalmente a redu??o, em que outra subst?ncia absorve os electr?es libertados ou perdidos pelo material oxidado. Ambos os processos s?o reac??es redox (redu??o-oxida??o). A equa??o seguinte pode representar a forma geral de uma rea??o de oxida??o:

惭→惭ⁿ⁺+ne^–

Onde M é o metal ou subst?ncia que está a sofrer oxida??o. Mⁿ⁺ é a forma oxidada da subst?ncia (um cati?o no caso dos metais).n representa o número de electr?es perdidos. Por exemplo, na oxida??o do ferro, a rea??o é:

贵别→贵别²⁺+2e^–

O oxigénio é normalmente o agente oxidante na maioria dos processos de oxida??o. Isto implica que é ele que ganha os electr?es que o metal ou qualquer outra subst?ncia perde. Isto pode levar à forma??o de óxidos, tais como

4Fe+3O₂→2贵别₂O₃

Nesta equa??o, o ferro (Fe) reage com o oxigénio (O?) para formar óxido de ferro (Fe?O?), que é a ferrugem.

Exemplos comuns de oxida??o na vida quotidiana

A oxida??o é um processo omnipresente que ocorre em muitas situa??es quotidianas, muitas vezes com efeitos visíveis:

Ferrugem do ferro e do a?o:

Quando o ferro ou o a?o s?o expostos ao oxigénio e à humidade, reagem para formar uma subst?ncia castanho-avermelhada chamada ferrugem, que é composta principalmente por óxido de ferro. Este é um caso típico de oxida??o que leva à destrui??o de objectos metálicos, como ferramentas, veículos e estruturas.

Manchamento da prata:

Os talheres e os objectos de adorno em prata s?o outros produtos que podem enferrujar devido à oxida??o. Isto porque, quando exposta ao ar, a prata reage com compostos de enxofre, levando à forma??o de sulfureto de prata, que é preto e adere à superfície do metal.

2Ag+H₂厂→础驳₂S+H₂

Diferen?a entre oxida??o e corros?o

? crucial diferenciar entre oxida??o e corros?o, embora sejam comummente confundidas. A oxida??o é um tipo de rea??o química em que um composto perde electr?es, frequentemente na presen?a de oxigénio. Pode ocorrer tanto em compostos org?nicos como inorg?nicos. ? um processo mais amplo que pode ser útil, por exemplo, no processo de combust?o que conduz à energia ou na forma??o de camadas de óxido em alguns metais como o alumínio.

Por outro lado, a corros?o é a degrada??o de um material, especialmente dos metais, através da a??o química com o ambiente circundante. ? importante notar que, embora a oxida??o seja um tipo de corros?o, por exemplo, a ferrugem do ferro, existem outros tipos de corros?o, incluindo os efeitos de ácidos, bases, humidade e sais. Além disso, a corros?o está relacionada com implica??es indesejáveis, tais como falhas de materiais, perdas e riscos potenciais. O conhecimento da oxida??o e da corros?o é crucial em várias áreas de aplica??o, uma vez que ajuda a encontrar formas de atenuar a deteriora??o dos materiais.

Principais diferen?as e efeitos da oxida??o e corros?o

Embora a oxida??o e a corros?o estejam relacionadas, s?o dois processos diferentes com efeitos diferentes nos materiais. A oxida??o é um processo químico em que uma subst?ncia perde electr?es, normalmente envolvendo o oxigénio, e pode ocorrer tanto em materiais org?nicos como inorg?nicos. ? um processo mais extenso que pode ser construtivo, como nos processos de igni??o durante a combust?o ou na forma??o de uma camada de óxido em metais como o alumínio.

No entanto, é diferente da corros?o. A corros?o é a deteriora??o de materiais, especialmente metais, através da intera??o química com o meio envolvente. Sendo a oxida??o uma das formas de corros?o, como o enferrujamento do ferro, a corros?o engloba outros tipos de reac??es, incluindo as que ocorrem devido à a??o de ácidos, bases, humidade e sais. A corros?o tem geralmente efeitos adversos que resultam na deteriora??o de materiais, perdas financeiras e riscos para a seguran?a e a saúde. ? crucial compreender a diferen?a entre oxida??o e corros?o em muitas áreas de estudo, uma vez que contribui para a formula??o de métodos eficientes para ultrapassar a deteriora??o dos materiais.

O que é a ferrugem?

A ferrugem é um tipo de corros?o que afecta o ferro e as ligas relacionadas, como o a?o. ? um material escamoso castanho-avermelhado que se deposita na superfície do ferro devido a uma rea??o química entre o ferro, o oxigénio e a humidade. A ferrugem é comum em muitas utiliza??es industriais e quotidianas porque prejudica a resistência e a estética dos produtos à base de ferro.

O processo de forma??o de ferrugem

A forma??o da ferrugem é um processo químico que requer várias etapas para ser concluído. A primeira etapa inclui a forma??o de óxidos de ferro com a ajuda de água e oxigénio e a oxida??o do ferro. O processo geral é o seguinte:

Rea??o de oxida??o

O ferro (Fe) perde electr?es e reage com o oxigénio (O?) na presen?a de água (H?O) para formar i?es de ferro (II) (Fe??).

贵别→贵别²⁺+2e^–

Forma??o de hidróxido de ferro: Os i?es Fe?? reagem com água e oxigénio para formar hidróxido de ferro(II) (Fe(OH)?).

Fe²⁺+2H₂O+O₂→贵别(翱贬)₂

Oxida??o do hidróxido de ferro: O hidróxido de ferro(II) oxida-se ainda mais para formar hidróxido de ferro(III) (Fe(OH)?).

4Fe(OH)₂+O₂+2H₂翱→4贵别(翱贬)₃

Forma??o de ferrugem: O hidróxido de ferro (III) desidrata-se para formar óxido-hidróxido de ferro (III) (FeO(OH)), vulgarmente conhecido como ferrugem. A ferrugem é uma mistura complexa de óxidos e hidróxidos de ferro.

4Fe(OH)₂→贵别₂O₃ .3H₂O

Condi??es que conduzem à ferrugem

A forma??o de ferrugem e outros factores dependem de alguns factores subjacentes. Estes factores incluem a disponibilidade de humidade, a exposi??o ao oxigénio e aos electrólitos, as condi??es ambientais, a temperatura e os contaminantes na superfície.

A água é essencial para a forma??o de ferrugem, uma vez que é um eletrólito. A água proporciona um ambiente para as reac??es de oxida??o-redu??o necessárias para a ferrugem, sendo a humidade elevada ou a chuva direta mais perigosas.

O oxigénio é também um requisito essencial para a forma??o de ferrugem. As áreas com bom arejamento ou muito oxigénio, como as estruturas metálicas, os automóveis e as máquinas, s?o propensas a enferrujar. A taxa de ferrugem pode aumentar com a utiliza??o de sais e ácidos que aumentam a atividade eletroquímica do metal. Este problema surge da utiliza??o de água do mar para melhorar a condutividade.

Por exemplo, um ambiente altamente ácido acelera a forma??o de ferrugem, uma vez que a oxida??o é mais rápida em condi??es ácidas (pH baixo). As condi??es alcalinas também promovem a ferrugem, mas com menos vigor do que as condi??es ácidas.

A temperatura desempenha um papel importante, uma vez que as temperaturas elevadas aumentam as taxas de ferrugem através do aumento das taxas de reac??es químicas. No entanto, a ferrugem pode ocorrer a baixas temperaturas se a humidade e o oxigénio estiverem presentes.

Por último, no sentido químico, a contamina??o da superfície com materiais como sujidade ou óleo dificulta a remo??o da humidade do metal, expondo assim áreas localizadas à ferrugem.

Materiais normalmente afectados

O ferro, o ferro fundido e as ligas de a?o s?o os materiais mais comuns afectados pela ferrugem. O ferro é o mais vulnerável à ferrugem, uma vez que forma uma rea??o química com o oxigénio e a humidade quando está aberto. O a?o-carbono é constituído principalmente por ferro, com uma pequena percentagem de carbono e outros elementos. Embora também possa enferrujar facilmente, o carbono e os elementos de liga podem aumentar a taxa de enferrujamento ou alterar as propriedades da ferrugem. Cada tipo de material de ferro é suscetível de enferrujar. No entanto, o ferro forjado enferruja mais rapidamente do que o a?o ou o ferro fundido, uma vez que este último contém uma maior percentagem de carbono e forma uma ferrugem mais porosa e escamosa.

Os a?os de liga de baixo carbono e de médio carbono oferecem algum nível de prote??o contra a ferrugem, mas s?o susceptíveis de enferrujar em determinadas circunst?ncias. Materiais como o crómio e o a?o inoxidável s?o mais resistentes devido à película passiva de óxido formada na sua superfície, que impede a forma??o de ferrugem.

Principais diferen?as entre corros?o, oxida??o e ferrugem

Conclus?o

O conhecimento das diferen?as entre corros?o, oxida??o e ferrugem é fundamental para proteger as infra-estruturas e as máquinas do desgaste prematuro. Os materiais inovadores, que incluem o a?o inoxidável, o alumínio e as ligas de tit?nio, os revestimentos protectores, os sensores inteligentes e os materiais auto-regenerativos, desempenham um papel fundamental na resolu??o destes problemas.

Outros estudos para o avan?o da ciência da corros?o incluem o desenvolvimento da nanotecnologia, a inteligência artificial na previs?o da corros?o e inibidores ecológicos. Estes materiais s?o vitais para a melhoria das propriedades dos materiais. Se estas indústrias continuarem a patrocinar e a apoiar estas inova??es, podem melhorar a prote??o da propriedade, minimizar as perdas e garantir a seguran?a e a fiabilidade em várias aplica??es.

搁别蹿别谤ê苍肠颈补蝉

[1] NACE International – International Measures of Prevention, Application, and Economics of Corrosion Technologies (IMPACT) study

[2] Grand View Research – Corrosion Protective Coatings Market Size Report, 2030; [3] Grand View Research – Corrosion Inhibitors Market Size, Share | Industry Report 2030