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Corrosão de vidros

A chamada “doença do vidro” é a corrosão de vidros de silicato em soluções aquosas. Ela é governada por dois mecanismos: a lixiviação controlada pela difusão (troca iônica), e a dissolução hidrolítica da rede do vidro.[34]

Ambos os mecanismos dependem fortemente do pH da solução com a qual o vidro está em contato: a taxa de troca iônica decresce com pH de 10-0.5pH enquanto a taxa de dissolução hidrolítica aumenta com pH de 100.5pH.[35]

Matematicamente, taxas de corrosão de vidros são caracterizadas por taxas de corrosão normalizadas de elementos NRi (g/cm2 d) as quais são determinadas como a razão da quantidade total de espécies químicas liberadas na água Mi (g) à água contendo a área de superfície S (cm2), tempo de contato de t (dias) e fração em massa do conteudo do elemento no vidro fi:

A taxa global de corrosão é uma soma das contribuições de ambos os mecanismos (lixiviação + dissolução) NRi = Nrxi + NRh. A lixiviação controlada pela difusão (troca iônica) é característica da fase inicial de corrosão e envolve a substituição de íons alcalinos no vidro por um íon hidrônio (H3O+) íons da solução. Ela causa uma depleção íon-seletiva de camadas superficiais próximas do vidro e dá uma taxa de corrosão dependente do inverso da raiz da quadrada com o tempo de exposição. A taxa de lixiviação controlada pela difusão de cátions normalizados de vidros (g/cm2 d) é dada por:

onde t é tempo, Di é o coeficiente de difusão efetivo do i-ésimo cátion (cm2/d), o qual depende do pH da água em contato como Di = Di0·10-pH, e ρ é a densidade do vidro (g/cm3).

A dissolução da rede do vidro é característica das fases posteriores da corrosão e provoca uma liberação de íons congruentes na solução de água a uma taxa independente do tempo em soluções diluídas (g/cm2 d):

onde rh é a taxa de hidrólise estacionária (dissolução) do vidro (cm /d). Em sistemas fechados o consumo de prótons a partir da fase aquosa aumenta o pH e causa uma