Điều kiện bản chất và cơ chế

Hình ảnh các vật dụng bằng sắt bị rỉ sét khi để ngoài không khí ẩm một thời gian có lẽ đã quá quen thuộc trong cuộc sống hàng ngày. Nguyên nhân của hiện tượng này là do sự ăn mòn điện hóa xảy ra khi sắt tiếp xúc với không khí có hơi nước. Vậy ăn mòn điện hóa là gì? Điều kiện, cơ chế ăn mòn điện hóa ra sao và cách phòng chống ăn mòn điện hóa như thế nào. Cùng tìm hiểu với chúng tôi nhé.

Ăn mòn điện hóa là gì ?

Định nghĩa ăn mòn điện hóa học là gì ?

Ăn mòn điện hóa là hiện tượng xảy ra khi hợp kim tiếp xúc với dung dịch chất điện li, tạo nên dòng điện khiến cho kim loại bị phá hủy. Đây chính là loại ăn mòn kim loại phổ biến và nghiêm trọng nhất.

Trong trong thực tiễn, ăn mòn điện hóa thường xảy ra khi cặp sắt kẽm kim loại / kim loại tổng hợp để lâu ngày ngoài không khí ẩm hoặc nhúng vào trong dung dịch axit, muối hoặc nước không nguyên chất, …, ví dụ như :
– Cửa sắt tiếp xúc với không khí ẩm .
– Ống dẫn chôn dưới lòng đất .
– Phần vỏ tàu thủy ngập trong nước …

Bản chất của quy trình ăn mòn điện hóa

Bản chất của ăn mòn điện hóa chính là quy trình oxi hóa khử xảy ra trên mặt phẳng của những điện cực, trong đó quy trình oxi hóa sắt kẽm kim loại xảy ra ở cực âm còn quy trình khử những ion ( nếu dung dịch điện li là axit ) sẽ xảy ra ở cực dương. Quá trình này sẽ tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm sang cực dương và khiến cho sắt kẽm kim loại bị ăn mòn .
– Nếu chất điện ly có môi trường tự nhiên axit : 2H + – 2 e = H2
– Nếu chất điện ly có môi trường tự nhiên trung tính hoặc kiềm : 2H2 O + O2 + 4 e = OH –

Điều kiện cần và đủ để xảy ra ăn mòn điện hóa

Sự ăn mòn điện hóa xảy ra khi có đủ 3 điều kiện kèm theo, gồm có :
– Các điện cực phải có thực chất khác nhau, ví dụ như cặp 2 sắt kẽm kim loại khác nhau, cặp sắt kẽm kim loại và phi kim, …
– Các điện cực phải trực tiếp hoặc gián tiếp tiếp xúc với nhau trải qua dây dẫn .
– Các điện cực phải cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li .

Cơ chế của quy trình ăn mòn điện hóa

Thí nghiệm ăn mòn điện hóa
Quá trình ăn mòn điện hóa là quy trình hòa tan sắt kẽm kim loại vào dung dịch chất điện ly, đơn cử như sau :
– Quá trình Anot ( Quá trình oxi hóa – hòa tan sắt kẽm kim loại ) : Ion sắt kẽm kim loại chuyển từ mạng lưới tinh thể vào dung dịch chất điện ly để lại những điện tử thừa tương ứng .
Me + nH2O = Mem + + me ( m là số hóa trị của sắt kẽm kim loại )
– Quá trình Catot ( Quá trình khử ) : Các điện tử thừa bởi ion nguyên tử hay phân tử của chất điện ly, tức chất khử phân cực .
D + me = Dme

Nếu 2 quá trình Anot và Catot không xảy ra đồng thời thì sự ăn mòn điện hóa sẽ bị dừng, kim loại sẽ bị chia ra thành những vùng vi Anot và những vùng vi Catot nằm xen kẽ và sát bên nhau. Phần Anot kim loại sẽ bị hòa tan còn phần Catot sẽ tiến hành quá trình khử. Khi hai quá trình này cùng xảy ra thì điện tử từ phần Anot sẽ chuyển về Catot, Cation từ Anot chuyển về Catot, Anion từ Catot chuyển về Anot.

Khi thép bị ăn mòn, ở phần Anot sẽ xảy ra quy trình :
2 e < - 2 eFe2 + + nH2O -> Fe2 +. nH2O
Quá trình âm cực xảy ra ở Catot có ion H + tham gia ( quy trình khử cực của Hydro ) :
2 e + 2 ( H +. H2O ) = H2 + 2H2 O
Quá trình âm cực có oxy tham gia ( quy trình khử cực của oxy ) hoặc thay thế sửa chữa bằng chất oxy hóa khác như Ion Fe3 + : Fe3 + + 1 e = Fe2 +
Các tinh thể Fe bị oxi hóa lần lượt từ ngoài vào trong cho đến khi bị ăn mòn hết .

Các giải pháp chống ăn mòn điện hóa hiệu suất cao

1. Phương pháp bảo vệ mặt phẳng

Đây là chiêu thức được sử dụng hầu hết và cách thực hiên như sau :
– Bạn phủ lên mặt phẳng của sắt kẽm kim loại một lớp bảo vệ làm từ vật liệu vững chắc với thiên nhiên và môi trường như sơn, chất dẻo, tráng men, dầu mỡ, … hoặc bằng những sắt kẽm kim loại hoạt động giải trí hơn. Ví dụ như sắt được tráng thiếc là sắt tây, sắt tráng kẽm là tôn, sắt mạ crom hoặc niken, … .
– Đồng thời, liên tục lau khô và để sắt kẽm kim loại ở những nơi khô ráo, thoáng mát .

2. Phương pháp điện hóa

Phương pháp điện hóa sử dụng vật quyết tử là sắt kẽm kim loại hoạt động giải trí hơn sắt kẽm kim loại cần bảo vệ để tạo thành pin điện hóa, giúp bảo vệ những vật tư sắt kẽm kim loại hiệu suất cao .
Ví dụ như để bảo vệ thân tàu biển làm bằng thép, người ta gắn vào phần mặt ngoài chìm dưới nước của nó những khối thép. Vì kẽm là sắt kẽm kim loại hoạt động giải trí hơn thép nên dễ bị ăn mòn hơn, còn thép làm tàu sẽ không bị tác động ảnh hưởng gì. Khi khối kẽm bị ăn mòn, người ta sẽ thay thế sửa chữa nó .

Gắn một khối kẽm vào đuôi tàu để bảo vệ thân tàu

Một số dạng bài tập về sự ăn mòn điện hóa

Bài 1: Tại sao sao khi nối một sợi dây điện bằng đồng với một sợi dây điện bằng nhôm thì ở vị trí tiếp nối, sau một thời gian trở nên kém tiếp xúc?

Lời giải :
Khi đồng và nhôm tiếp xúc trực tiếp nhau một thời hạn thì tại điểm tiếp xúc của 2 vật tư này sẽ xảy ra hiện tượng kỳ lạ ăn mòn điện hoá. Hiện tượng ăn mòn điện hóa sẽ làm phát sinh một chất có điện trở lớn và cản trở dòng điện chạy qua đây .

Bài 2: Một dây phơi quần áo gồm 1 dây đồng nối với 1 đoạn thép. Tại điểm nối của 2 dây, hiện tượng nào sẽ xảy ra khi để lâu ngày.

Lời giải:

Vì sắt là sắt kẽm kim loại hoạt động giải trí hơn đồng nên nó sẽ đóng vai trò là anot và trong điều kiện kèm theo không khí có hơi nước và oxy tạo thành pin điện hóa, sắt sẽ bị ăn mòn trước tức đoạn thép sẽ bị ăn mòn trước .

Sau khi theo dõi nội dung bài viết trên, chắc hẳn các bạn đã hiểu được sự ăn mòn điện hóa là gì cũng như cách bảo vệ vật dụng khỏi quá trình này. Để xem thêm nhiều bài viết hay và bổ ích hơn, các bạn hãy ghé thăm website labvietchem.com.vn và theo dõi nhé.

Xem thêm :

Source: http://wp.ftn61.com
Category: Đời sống