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.
Bạn đang xem: Điều kiện xảy ra ăn mòn điện hóa và cách phòng chống hiệu quả
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 thực tế, ăn mòn điện hóa thường xảy ra khi cặp kim loại/hợp kim 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 quá trình ăn mòn điện hóa
Bản chất của ăn mòn điện hóa chính là quá trình oxi hóa khử xảy ra trên bề mặt của các điện cực, trong đó quá trình oxi hóa kim loại xảy ra ở cực âm còn quá trình khử các 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 kim loại bị ăn mòn.
– Nếu chất điện ly có môi trường axit: 2H+ – 2e = H2
– Nếu chất điện ly có môi trường trung tính hoặc kiềm: 2H2O + O2 + 4e = 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, bao gồm:
– Các điện cực phải có bản chất khác nhau, ví dụ như cặp 2 kim loại khác nhau, cặp kim loại và phi kim,…
– Các điện cực phải trực tiếp hoặc gián tiếp tiếp xúc với nhau thông qua dây dẫn.
– Các điện cực phải cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li.
Article post on: edu.dinhthienbao.com
Thí nghiệm ăn mòn điện hóa
Quá trình ăn mòn điện hóa là quá trình hòa tan kim loại vào dung dịch chất điện ly, cụ thể như sau:
– Quá trình Anot [Quá trình oxi hóa – hòa tan kim loại]: Ion kim loại chuyển từ mạng lưới tinh thể vào dung dịch chất điện ly để lại các điện tử thừa tương ứng.
Me + nH2O = Mem+ + me [ m là số hóa trị của 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
Source: edu.dinhthienbao.com
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 quá trình:
Quá trình âm cực xảy ra ở Catot có ion H+ tham gia [quá trình khử cực của Hydro]:
2e + 2[H+ .H2O] = H2 + 2H2O
Quá trình âm cực có oxy tham gia [quá trình khử cực của oxy] hoặc thay thế bằng chất oxy hóa khác như Ion Fe3+ : Fe3+ + 1e = Fe2+
Các tinh thể Fe bị oxi hóa lần lượt từ ngoài vào trong cho đến khi bị ăn mòn hết.
Các biện pháp chống ăn mòn điện hóa hiệu quả
1. Phương pháp bảo vệ bề mặt
Đây là phương pháp được sử dụng chủ yếu và cách thực hiên như sau:
Via @: edu.dinhthienbao.com
– Bạn phủ lên bề mặt của kim loại một lớp bảo vệ làm từ chất liệu bền vững với môi trường như sơn, chất dẻo, tráng men, dầu mỡ,…hoặc bằng các kim loại hoạt động hơn. Ví dụ như sắt được tráng thiếc là sắt tây, sắt tráng kẽm là tôn, sắt mạ crom hoặc niken,….
– Đồng thời, thường xuyên lau khô và để kim loại ở những nơi khô ráo, thoáng mát.
2. Phương pháp điện hóa
Phương pháp điện hóa sử dụng vật hy sinh là kim loại hoạt động hơn kim loại cần bảo vệ để tạo thành pin điện hóa, giúp bảo vệ các vật liệu kim loại hiệu quả.
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 kim loại hoạt động hơn thép nên dễ bị ăn mòn hơn, còn thép làm tàu sẽ không bị ảnh hưởng gì. Khi khối kẽm bị ăn mòn, người ta sẽ thay thế 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 gian thì tại điểm tiếp xúc của 2 vật liệu này sẽ xảy ra hiện tượng 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 kim loại hoạt động hơn đồng nên nó sẽ đóng vai trò là anot và trong điều kiện 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.
- Tủ an toàn sinh học
- Danh sách các kim loại dẫn điện tốt nhất theo thứ tự giảm dần độ dẫn điện
Article post on: edu.dinhthienbao.com
Bạn đang đọc bài viết từ chuyên mục Hóa học tại website //edu.dinhthienbao.com.
“Ăn mòn kim loại” là sự phá huỷ kim loại do:
Điều kiện để xảy ra sự ăn mòn điện hóa học là
Trong ăn mòn điện hóa, xảy ra
Trường hợp nào dưới đây kim loại bị ăn mòn điện hoá ?
Phát biểu nào sau đây là không đúng ?
Trường hợp nào sau đây xảy ra ăn mòn điện hoá ?
Cơ sở hóa học của các phương pháp chống ăn mòn kim loại là
Hỗn hợp tecmit dùng để hàn những chỗ vỡ, mẻ của đường tàu hỏa là
Thí nghiệm nào sau đây chỉ xảy ra ăn mòn hóa học?
Phương pháp thường được áp dụng để chống ăn mòn kim loại là
Trong cuộc sống hằng ngày chún ta gặp rất nhiều trường hợp các vật dụng bị ăn mòn hoặc hao mòn do nhiều nguyên nhân khác nhau, điển hình là các vật thể bằng sát thường bị oxy hóa làm han rỉ. Người ta thường sử dụng lớp sơn quét để chống điều này.
Đang xem: điều kiện xảy ra ăn mòn điện hóa
1. Ăn mòn hóa học
Ăn mòn hóa học là do kim loại phản ứng với hơi nước hoặc chất khí ở nhiệt độ cao. Hoặc tớ thấy người ta nói khó hiểu hơn như sau
Sự ăn mòn hóa học là quá trình oxi hóa khử trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường
Sự ăn mòn điện hóa là quá trình oxi hóa khử trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dung dịch chất điện ly tạo lên dòng electron chuyển dời từ anot sang catot
Điều kiện để xảy ra ăn mòn điện hóa:
1] Các điện cực phải khác nhau.Ví dụ như Fe và Cu. Kim loại mạnh là cực âm và bị ăn mòn nhanh chóng
2] Các điện cực phải tiếp xúc với nhau [có thể trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây dẫn] và cùng tiếp xúc với môi trường điện ly
2. Ăn Mòn Điện Hóa
Ăn mòn điện hóa là sự phá hủy kim loại do hợp kim tiếp xúc với dung dịch chất điện li tạo nên dòng điện.
Thí dụ: phần vỏ tàu biển chìm trong nước, ống dẫn đặt trong lòng đất, kim loại tiếp xúc với không khí ẩm… Do vậy, ăn mòn điện hóa là loại ăn mòn kim loại phổ biến và nghiêm trọng nhất
a] Các điều kiện ăn mòn điện hóa: Điều kiện cần và đủ là:
– Các điện cực phải khác chất nhau: có thể là cặp kim loại khác nhau, cặp kim loại – phi kim [C], cặp kim loại – hợp chất hóa học [ xêmentit ]. Trong đó kim loại có tính khử mạnh hơn sẽ là cực âm. Như vậy kim loại nguyên chất khó bị ăn mòn.
– Các điện cực phải tiếp xúc với nhau [ hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây dẫn ]
– Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch điện li
b] Cơ chế ăn mòn điện hóa : Gang hoặc thép là những hợp kim Fe-C, trong đó cực âm là những tinh thể Fe, cực dương là những tinh thể C. Các điện cực này tiếp xúc trực tiếp với nhau và với một dung dịch điện li phủ ngoài. Như vậy, vật bị ăn mòn theo kiểu điện hóa:
– Ở cực âm: Các nguyên tử Fe bị oxi hóa thành . Các ion này tan vào dung dịch điện li trong đó đã có một lượng không khí oxi, tại đây chúng bị oxi hóa tiếp thành .
READ: Please Wait - Hybrid Coagulation
– Ở cực dương: Các ion hiđro của dung dịch điện li di chuyển đến cực dương, tại đây chúng bị khử thành hiđro tự do, sau đó thoát ra khỏi dung dịch điện li: .
Xem thêm: Ca[Oh]2 + Nahco3 Ca Oh 2 Phương Trình Ion, Ca[Oh]2 + Nahco3
Các tinh thể Fe lần lượt bị oxi hóa từ ngoài vào trong. Sau một thời gian, vật bằng gang [thép] sẽ bị ăn mòn hết.
c] Bản chất của ăn mòn điện hóa: là quá trình oxi hóa khử xảy ra trên bề mặt các điện cực. Ở cực âm xảy ra quá trình oxi hóa kim loại, ở cực dương xảy ra quá trình khử các ion [ nếu dung dịch điện li là axit ]
3. So sánh giữa ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học
|
Phân loại |
Ăn mòn hóa học |
Ăn mòn điện hóa học |
|
Điều kiện xảy ra ăn mòn |
Thường xảy ra ở những thiết bị lò đốt hoặc những thiết bị thường xuyên phải tiếp xúc với hơi nước và khí oxi |
– Các điện cực phải khác nhau, có thể là cặp hai kim loại khác nhau hoặc cặp kim loại – phi kim hoặc cặp kim loại – hợp chất hóa học [như Fe3C]. Trong đó kim loại có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn sẽ là cực âm. – Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau qua dây dẫn, các điện cực phải tiếp xúc với dung dịch chất điện li. Xem thêm: Điều Lạ Lùng Xảy Ra Khi Soi Sữa Mẹ Và Sữa Công Thức Dưới Kính Hiển Vi |
|
Cơ chế của sự ăn mòn |
Thiết bị bằng Fe tiếp xúc với hơi nước, khí oxi thường xảy ra phản ứng: 3Fe + 4H2OFe3O4 + 4H2↑ 3Fe + 2O2Fe3O4 |
– Sự ăn mòn điện hóa một vật bằng gang [hợp kim Fe – C][hoặc thép] trong môi trường không khí ẩm có hòa tan khí CO2, SO2, O2… sẽ tạo ra một lớp dung dịch điện li phủ bên ngoài kim loại. – Tinh thế Fe [cực âm], tinh thể C là cực dương. Ở cực dương: xảy ra phản ứng khử: 2H+ + 2e → H2 ; O2 + 2H2O + 4e → 4OH- Ở cực âm: xảy ra phản ứng oxi hóa: Fe → Fe2+ + 2e Những Fe2+ tan vào dung dịch chứa oxi → Fe3+ và cuối cùng tạo gỉ sắt có thành phần Fe2O3.nH2O |
|
Bản chất của sự ăn mòn |
Là quá trình oxi hóa – khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường, ăn mòn xảy ra chậm |
Là sự ăn mòn kim loại do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng điện. Mòn điện hóa xảy ra nhanh hơn ăn mòn hóa học. Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Hóa học |