6 de nov. de 20234 min para ler

Corrosão de metais: métodos e aplicações

Na química, a mudança do estado e das características de substâncias com o intuito de realizar reações específicas é comum e muitas vezes essencial para o processo ocorrer da maneira esperada. No refino de metais isso não é diferente. Muitas vezes, os metais preciosos a serem refinados estão em seu estado metálico, com NOX = 0. É necessário corroê-los (ou oxidá-los) para que a retirada de impurezas nos processos posteriores seja possível.

Neste artigo, selecionamos alguns modos de corrosão de metais importantes e comumente aplicados no ramo da metalurgia. Vamos explicar os passos seguidos e as reações envolvidas. Para saber mais, acompanhe o texto abaixo!

O que é a corrosão de metais e por que ela é necessária no processo de refino?

De maneira geral, a corrosão de metais nada mais é do que um processo de oxidação. Ou seja, é um processo de perda de elétrons. Quando isso ocorre, dizemos que a substância teve o seu NOX - ou número de oxidação - alterado. Por exemplo: o átomo de hidrogênio (que sozinho possui um elétron em sua camada de valência) pode ser encontrado na forma de gás hidrogênio (H2), íon H+ ou em hidretos, nos quais o hidrogênio está na forma H-.

Em cada situação, o NOX do hidrogênio é diferente. No primeiro caso, por convenção, o NOX é zero, enquanto no segundo é +1 e, no último, -1. Isso significa que ocorreu perda ou ganho de elétrons para que a carga do hidrogênio variasse (+1 representa a perda de um elétron, enquanto -1 representa o ganho de 1 elétron). É essa mudança que promove alterações do composto a respeito do estado físico, reatividade, entre outros.

Assim, no refino de metais, a mudança das características do composto inicial é essencial para que reações ocorram com efetividade e sigam o percurso esperado. A mudança do número de oxidação dos metais, inicialmente impuros, para valores maiores do que zero (indicando, portanto, a perda de elétrons ou oxidação) permite que estes saiam do estado sólido e sejam dissolvidos em íons Mex+. Estes poderão reagir com substâncias químicas específicas que promoverão a retirada das impurezas presentes. Vale ressaltar que esse processo permite que o metal reaja com as substâncias adicionadas. Além disso, faz com que a reação ocorra de forma homogênea e mais rápida, já que a superfície de contato desses íons é maior.

Figura 1. Representação simplificada do processo de dissolução do ouro pela mudança do número de oxidação. Nesse caso, ocorre a oxidação do metal, o qual tem o NOX alterado de 0 a 3+.

Como a corrosão de metais é aplicada no refino?

A corrosão dos metais é sempre a etapa inicial do processo de refino. Já a escolha do reagente adequado para esse processo e o método a ser seguido dependem dos metais que serão purificados. Para metais nobres, como o ouro e a prata, são necessários reagentes muito oxidantes, uma vez que são pouco reativos. Estes reagentes podem ser uma mistura de ácidos, um ácido muito oxidante ou até mesmo gases. Nos tópicos abaixo, citamos algumas principais formas de corrosão dos metais nobres que são amplamente usadas em laboratórios de análise ou em indústrias.

Corrosão por aqua régia

A corrosão de metais por aqua régia é, talvez, um dos métodos mais eficientes e aplicados para a dissolução de ouro, platina e paládio. Esse reagente é formado a partir da mistura dos ácidos clorídrico e nítrico na proporção de 3:1, respectivamente, e tem um elevado poder corrosivo. Na dissolução do ouro, a aqua régia oxida de Au0 para Au3+, e depois para Au4+ na formação do complexo solúvel de ouro [AuCl4]-, gerando um líquido alaranjado e o desprendimento do gás NO2.

Figura 2. Reações de dissolução do ouro por aqua régia.

As reações de dissolução de platina e paládio por aqua régia são mostradas abaixo.

Figura 3. Reação de dissolução da platina em aqua régia (ocorre oxidação de 0 para 4+).

Figura 4. Reação de dissolução do paládio em aqua régia (ocorre oxidação de 0 para 2+).

Corrosão por ácido nítrico (ácido nítrico)

O ácido nítrico (HNO3) é um oxiácido forte normalmente usado no refino da prata e do paládio. Por ser extremamente oxidante, esse ácido é capaz de retirar elétrons desses metais nobres. Gera então os íons Ag+ e Pd4+ que podem ser separados de suas impurezas e purificados.

A reação de dissolução da prata por adição de ácido nítrico é muito visual e gera o desprendimento de gás colorido tóxico (NO2). No sistema onde o processo ocorre, a prata fica dissolvida no líquido de coloração azulada e é precipitada depois pela adição de ácido clorídrico (HCl) num sólido de coloração branca.

Figura 5. Reação de dissolução da prata (acima), dissolução da prata experimentalmente (à esquerda) e precipitação por adição de HCl (à direita).

Já para o paládio, o processo é similar ao da prata: o ácido nítrico é adicionado ao sistema e dissolve o metal, deixando-o na forma Pd4+, também na presença de liberação do gás NO2.

A maior diferença entre a dissolução da prata para o paládio baseia-se, principalmente, no tempo empregado na etapa. O paládio, por ser mais nobre do que a prata, é mais difícil de ser oxidado e, portanto, a reação é mais lenta.

Figura 6. Reação de dissolução do paládio.

Corrosão por ácido clorídrico

O ácido clorídrico, apesar de não ser capaz de oxidar metais como platina, paládio, ouro e prata, pode ser usado como agente oxidante na dissolução de metais como zinco e ferro, por exemplo. Essas reações formam sais solúveis de cloreto dos metais e liberam gás hidrogênio no processo, conforme destacado nas figuras abaixo.