Các electron đã di chuyển từ cực âm (Zn) đến cực dương (Cu) tạo ra dòng điện một chiều làm kim điện kế bị lệch và làm tăng mật độ electron trên thanh Cu.. Vậy ăn mòn điện hóa học là quá[r]
(1)Sự ăn mòn kim loại
I – KHÁI NIỆM
Ăn mòn kim loại phá hủy kim loại hợp kim tác dụng chất môi trường M → Mn+ + ne
II – HAI DẠNG ĂN MÒN KIM LOẠI
Căn vào môi trường chế ăn mòn kim loại, người ta phân thành hai dạng chính: ăn mịn hóa học ăn mịn điện hóa
1 Ăn mịn hóa học
- Ăn mịn hóa học q trình oxi hóa – khử, kim loại phản ứng trực tiếp với chất oxi hóa mơi trường (các electron kim loại chuyển trực tiếp đến chất mơi trường) khơng có xuất dịng điện
- Ăn mịn hóa học thường xảy phận thiết bị lò đốt thiết bị thường xuyên tiếp xúc với nước khí oxi…Ví dụ:
3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 3Fe + 2O2 Fe3O4 2 Ăn mịn điện hóa học
Ăn mịn điện hóa học loại ăn mịn kim loại phổ biến nghiêm trọng tự nhiên
a) Khái niệm ăn mịn điện hóa học: Rót dung dịch H2SO4 loãng vào cốc thủy tinh cắm hai kim loại khác nhau, ví dụ Zn Cu vào cốc Nối hai kim loại dây dẫn có mắc nối tiếp với điện kế
Hiện tượng:
- Khi chưa nối dây dẫn, Zn bị hòa tan bọt Hiđro thoát bề mặt Zn
- Khi nối dây dẫn, Zn bị ăn mòn nhanh chóng dung dịch điện li, kim điện kế bị lệch, bọt khí H2 Cu
Giải thích:
- Khi chưa nối dây dẫn, Zn bị ăn mịn hóa học phản ứng: Zn + 2H+ → Zn2+ + H2 nên bọt khí H2 sinh bề mặt Zn
- Khi nối hai Cu Zn dây dẫn, pin điện hóa Zn – Cu hình thành (pin Vơn-ta), Zn đóng vai trị cực âm Các electron di chuyển từ cực âm (Zn) đến cực dương (Cu) tạo dòng điện chiều làm kim điện kế bị lệch làm tăng mật độ electron Cu Nhờ phần H+ đến nhận electron Cu bị khử thành H2 làm sủi bọt khí Cu: 2H+ + 2e → H2
(2)Vậy ăn mòn điện hóa học q trình oxi hóa – khử, kim loại bị ăn mịn tác dụng dung dịch chất điện li có xuất dòng điện
b) Điều kiện xảy ăn mịn điện hóa học: đồng thời điều kiện sau:
- Các điện cực phải khác chất Có thể cặp hai kim loại khác nhau, kim loại – phi kim hay kim loại – hợp chất Kim loại điện cực chuẩn nhỏ cực âm
- Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp gián tiếp với qua dây dẫn - Các điện cực tiếp xúc với dung dịch chất điện li
c) Ăn mòn điện hóa học hợp kim sắt (gang, thép) khơng khí ẩm
- Gang, thép hợp kim Fe – C gồm tinh thể Fe tiếp xúc trực tiếp với tinh thể C (graphit) - Khơng khí ẩm có chứa H2O, CO2, O2…tạo lớp dung dịch chất điện li phủ lên bề mặt gang, thép làm xuất vơ số pin điện hóa mà Fe cực âm, C cực dương
- Ở cực âm xảy oxi hóa: Fe → Fe2+ + 2e
- Ở cực dương xảy khử: 2H+ + 2e → H2 O2 + 2H2O + 4e → 4OH- - Tiếp theo: Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2
4Fe(OH)2 + O2(kk) + 2H2O → 4Fe(OH)3
- Theo thời gian Fe(OH)3 bị nước tạo gỉ sắt có thành phần chủ yếu Fe2O3.xH2O III – CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI
1 Phương pháp bảo vệ bề mặt
Phương pháp bảo vệ bề mặt phủ lên bề mặt kim loại lớp sơn, dầu mỡ, chất dẻo tráng, mạ kim loại khác Nếu lớp bảo vệ bị hư, kim loại bị ăn mịn
Ví dụ: Sắt tây sắt tráng thiếc dùng làm hộp đựng thực phẩm thiếc kim loại khó bị oxi hóa nhiệt độ thường, màng oxit thiếc mỏng mịn có tác dụng bảo vệ thiếc thiếc oxit khơng độc lại có màu trắng bạc đẹp Thiếc kim loại mềm, dễ bị sây sát Nếu vết sây sát sâu tới lớp sắt bên xảy ăn mịn điện hóa học, kết sắt bị ăn mòn nhanh
2 Phương pháp điện hóa
Phương pháp bảo vệ điện hóa dùng kim loại có tính khử mạnh làm vật hi sinh để bảo vệ vật liệu kim loại Vật hi sinh kim loại cần bảo vệ hình thành pin điện, vật hi sinh đóng vai trị cực âm bị ăn mịn
Ví dụ: Để bảo vệ vỏ tàu biển thép, người ta gắn chặt kẽm vào phần vỏ tàu ngâm nước biển Vì gắn miếng Zn lên vỏ tàu thép hình thành pin điện, phần vỏ tàu thép cực dương, Zn cực âm bị ăn mòn theo chế:
- Ở anot (cực âm): Zn → Zn2+ + 2e
- Ở catot (cực dương): 2H2O + O2 + 4e → 4OH-