6. Cấu trúc luận văn
1.4.3. Cơ sở nhiệt động của ăn mòn điện hóa học
Để nghiên cứu nhiệt động học của ăn mòn điện hóa, người ta xây dựng các giản đồ Pourbaix (giản đồ mô tả mối tương quan giữa thế và pH của dung dịch).
Hình 1.9. Giản đồ thế - pH của các điện cực hidro và oxi [5].
Trên giản đồ ta thấy:
Đường (1) biễu diễn thế cân bằng của điện cực hidro ở áp suất 1atm 2H+ + 2e ⇔ H2
Nếu thế điện cực nào đó nằm thấp hơn đường (1) thì trên điện cực đó xuất hiện phản ứng khử: 2H+ + 2e → H2
Ở các thế cao hơn đường (1) xảy ra phản ứng: H2 → 2H+ + 2e.
Như vậy: Điều kiện cần thiết để kim loại bị ăn mòn điện hóa kèm theo việc giải phóng H2 ở 250C là:
𝜑𝑀𝑒𝑛+/𝑀𝑒 <𝜑2𝐻+/𝐻2= - 0.059pH
Sự ăn mòn điện hóa kèm theo sự khử ion H+ gọi là sự ăn mòn có hiện tượng
(2) (1) 2H+ + 2e ⇔⬚H2 pH E (V) 1,23 0,00 O2 + 2H2O + 4e⇔ 4OH-
khử phân cực hidro.
Đường (2) mô tả thế cân bằng của điện cực oxi ở áp suất 1atm O2 + 4e + 2H2O ⇔ 4OH-
Nếu thế của một điện cực nào đó nằm thấp hơn đường (2) thì trên điện cực đó xảy ra phản ứng: O2 + 4e + H2O → 4OH-
Ở các thế cao hơn đường (2) thì xảy ra phản ứng: 4OH- → O2 + 2H2O + 4e.
Tương tự như trên, điều kiện để kim loại bị ăn mòn điện hóa kèm theo việc giải phóng oxi ở 250C là:
𝜑𝑀𝑒𝑛+/𝑀𝑒 <𝜑𝑂
2,2𝐻2𝑂/4𝑂𝐻− = 1,23 – 0,059pH
Tóm lại: Trong quá trình ăn mòn điện hóa thì Me sẽ chuyển thành Men+, trong khi H+ (O2) sẽ chuyển thành H2 (OH-). Lúc đó ta được nguyên tố Galvani:
Men+ / Me là anôt, điện cực hidro (oxi) là catôt và khi pH của dung dịch tăng lên thì tốc độ ăn mòn điện hóa kèm theo việc giải phóng hiđro và oxi càng giảm [5].