Questão 18 da FUVEST 2018

1ª fase

Um método largamente aplicado para evitar a corrosão em estruturas de aço enterradas no solo, como tanques e dutos, é a proteção catódica com um metal de sacrifício. Esse método consiste em conectar a estrutura a ser protegida, por meio de um fio condutor, a uma barra de um metal diferente e mais facilmente oxidável, que, com o passar do tempo, vai sendo corroído até que seja necessária sua substituição.

Esquema da proteção catódica mostrando um tanque de aço cilíndrico enterrado no solo, conectado por um fio de cobre a uma barra vertical de metal de sacrifício.

Um experimento para identificar quais metais podem ser utilizados como metal de sacrifício consiste na adição de um pedaço de metal a diferentes soluções contendo sais de outros metais, conforme ilustrado, e cujos resultados são mostrados na tabela. O símbolo ( + ) indica que foi observada uma reação química e o ( - ) indica que não se observou qualquer reação química.

Béquer contendo solução com sal do metal Y, no qual está parcialmente imersa uma tira de metal X.

Soluções Metal X
Estanho Alumínio Ferro Zinco
\ce{SnCl2} + + +
\ce{AlCl3} - - -
\ce{FeCl3} - + +
\ce{ZnCl2} - + -

Da análise desses resultados, conclui-se que pode(m) ser utilizado(s) como metal(is) de sacrifício para tanques de aço:

  1. A
    \text{A}\ell e \text{Zn}.
  2. B
    somente \text{Sn}.
  3. C
    \text{A}\ell e \text{Sn}.
  4. D
    somente \text{A}\ell.
  5. E
    \text{Sn} e \text{Zn}.

Note e adote:
o aço é uma liga metálica majoritariamente formada pelo elemento ferro.

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Resolução comentada

O metal de sacrifício precisa ser mais facilmente oxidável que o ferro (o aço). Ele se oxida no lugar do ferro e, assim, protege o tanque. Na tabela, o símbolo (+) significa que o metal X da coluna reduziu o cátion da solução, ou seja, X é mais reativo que o metal Y da solução.

Para comparar com o ferro, olhamos a linha da solução de \ce{FeCl3}, que contém íons de ferro:

  1. Estanho em \ce{FeCl3}: -. O estanho não reduz o ferro, logo é menos reativo que ele e não serve.
  2. Alumínio em \ce{FeCl3}: +. O alumínio é mais reativo que o ferro e serve.
  3. Zinco em \ce{FeCl3}: +. O zinco também é mais reativo que o ferro e, em princípio, serve.

Confirmando pela coluna do ferro: o ferro reage com \ce{SnCl2} (+), então é mais reativo que o estanho. Já com \ce{AlCl3} e \ce{ZnCl2} o resultado é -, então o ferro é menos reativo que o alumínio e que o zinco.

A ordem de reatividade é \ce{Al} > \ce{Zn} > \ce{Fe} > \ce{Sn}. Só alumínio e zinco são mais oxidáveis que o ferro.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BO estanho não reage com FeCl3, ou seja, é menos reativo que o ferro e não protege o aço.
  • CInclui o estanho, que é menos oxidável que o ferro, e omite o zinco.
  • DOmite o zinco, que também desloca o ferro (+ em FeCl3) e serve como metal de sacrifício.
  • EInclui o estanho, que não é mais oxidável que o ferro, e omite o alumínio.

Assuntos: reatividade de metais, proteção catódica, reações de deslocamento.

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