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Questão 113 do ENEM 2022

2º dia · Ciências da Natureza · H19 · Química: Corrosão e proteção de metais

A nanotecnologia é responsável pelo aprimoramento de diversos materiais, incluindo os que são impactados com a presença de poluentes e da umidade na atmosfera, causadores de corrosão. O processo de corrosão é espontâneo e provoca a deterioração de metais como o ferro, que, em presença de oxigênio e água, sofre oxidação, conforme ilustra a equação química:

\ce{4 Fe (s) + 2 H2O (l) + 3 O2 (g) -> 2 Fe2O3.H2O (s)}

Uma forma de garantir a durabilidade da estrutura metálica e a sua resistência à umidade consiste na deposição de filmes finos nanocerâmicos à base de zircônia (\ce{ZrO2}) e alumina (\ce{Al2O3}) sobre a superfície do objeto que se deseja proteger.

CLEMENTE, G. A. B. F. et al. O uso de materiais híbridos ou nanocompósitos como revestimentos anticorrosivos do aço. Química Nova, n. 9, 2021 (adaptado).

Essa nanotecnologia aplicada na proteção contra a corrosão se baseia no(a)

  1. A
    proteção catódica, que utiliza um metal fortemente redutor.
  2. B
    uso de metais de sacrifício, que se oxidam no lugar do ferro.
  3. C
    passivação do ferro, que fica revestido pelo seu próprio óxido.
  4. D
    efeito de barreira, que impede o contato com o agente oxidante.
  5. E
    galvanização, que usa outros metais de menor potencial de redução.
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Resolução comentada

A corrosão do ferro só acontece se ele entrar em contato com o oxigênio e a água, como mostra a equação: \ce{4 Fe + 2 H2O + 3 O2 -> 2 Fe2O3.H2O}. Logo, para proteger o metal, há duas estratégias possíveis:

  1. Proteção eletroquímica: coloca-se outro metal que se oxida no lugar do ferro (metal de sacrifício, como zinco ou magnésio, com menor potencial de redução). Vale na proteção catódica e na galvanização.
  2. Proteção por barreira: cobre-se a superfície com um material que isola o ferro do meio, como tinta, verniz ou filme.

O texto diz que se depositam filmes finos de zircônia (\ce{ZrO2}) e alumina (\ce{Al2O3}) sobre a superfície. Esses são óxidos cerâmicos, nos quais o zircônio e o alumínio já estão em seu estado de oxidação máximo e não se oxidam. Portanto, não atuam como metal de sacrifício, pois não fornecem elétrons ao ferro.

Eles também não são o óxido do próprio ferro, o que descarta a passivação. Sua função é formar uma camada que impede o contato do ferro com \ce{O2} e \ce{H2O}, isto é, com o agente oxidante. Isso é o efeito de barreira.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AA proteção catódica exige um metal redutor que se oxide no lugar do ferro, e os óxidos ZrO2 e Al2O3 já estão oxidados.
  • BMetal de sacrifício é um metal que se oxida no lugar do ferro; os filmes cerâmicos são óxidos e não se oxidam.
  • CA passivação forma uma camada do óxido do próprio metal, e aqui os filmes são de zircônia e alumina, não de óxido de ferro.
  • EA galvanização reveste o ferro com outro metal (como o zinco), e os filmes aqui são cerâmicos, não metálicos.

Assunto: Corrosão e proteção de metais.

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