Ăn mòn kim loại là gì? Ăn mòn điện hóa Ăn mòn hóa học (Tóm tắt lý thuyết)

Ăn mòn kim loại là gì? Ăn mòn điện hóa, Ăn mòn hóa học (Tóm tắt lý thuyết)

I – Khái niệm về ăn mòn kim loại

Sự ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường xung quanh.

♦ Hệ quả: Kim loại bị oxi hoá thành ion dương

M → Mⁿ⁺ + ne

II – Các dạng ăn mòn kim loại

1. Ăn mòn hoá học là gì?

♦ Thí dụ:

- Thanh sắt trong nhà máy sản xuất khí Cl_2­

$2\overset{0}{\mathop{F\text{e}}}\,+3{{\overset{0}{\mathop{Cl}}\,}_{2}}\to 2\overset{+3}{\mathop{F\text{e}}}\,{{\overset{-1}{\mathop{Cl}}\,}_{3}}$

- Các thiết bị của lò đốt, các chi tiết của động cơ đốt trong

$3\overset{0}{\mathop{F\text{e}}}\,\text{+2}{{\overset{0}{\mathop{\text{O}}}\,}_{2}}\xrightarrow{{{t}^{0}}}{{\overset{+8/3}{\mathop{F\text{e}}}\,}_{3}}\overset{-2}{\mathop{{{O}_{4}}}}\,$

$3\overset{0}{\mathop{F\text{e}}}\,+2\overset{+1}{\mathop{{{H}_{2}}}}\,O\xrightarrow{{{t}^{0}}}\overset{+8/3}{\mathop{F{{e}_{3}}}}\,{{O}_{4}}+\overset{0}{\mathop{{{H}_{2}}}}\,$

⇒ Ăn mòn hoá học là quá trình oxi hoá – khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường.

2. Ăn mòn điện hoá là gì?

a. Khái niệm về ăn mòn điện hóa

♦ Hiện tượng:

- Kim điện kế quay ⇒ chứng tỏ có dòng điện chạy qua.

- Thanh Zn bị mòn dần.

- Bọt khí H₂ thoát ra cả ở thanh Cu.

♦ Giải thích:

- Điện cực âm (anot); Zn bị ăn mòn theo phản ứng:

Zn → Zn²⁺ + 2e

Ion Zn²⁺ đi vào dung dịch, các electron theo dây dẫn sang điện cực Cu.

- Điện cực dương (catot): ion H⁺ của dung dịch H₂SO₄ nhận electron biến thành nguyên tử H rồi thành phân tử H₂ thoát ra.

2H⁺ + 2e → H₂↑

⇒ Ăn mòn điện hoá là quá trình oxi hoá – khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương.

b. Ăn mòn điện hoá học hợp kim sắt trong không khí ẩm

♦ Thí dụ: Sự ăn mòn gang trong không khí ẩm.

- Trong không khí ẩm, trên bề mặt của gang luôn có một lớp nước rất mỏng đã hoà tan O₂ và khí CO₂, tạo thành dung dịch chất điện li.

- Gang có thành phần chính là Fe và C cùng tiếp xúc với dung dịch đó tạo nên vô số các pin nhỏ mà sắt là anot và cacbon là catot.

Tại anot: Fe → Fe²⁺ + 2e

Các electron được giải phóng chuyển dịch đến catot.

Tại catot: O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH⁻

Ion Fe²⁺ tan vào dung dịch chất điện li có hoà tan khí O₂, Tại đây, ion Fe²⁺ tiếp tục bị oxi hoá, dưới tác dụng của ion OH⁻ tạo ra gỉ sắt có thành phần chủ yếu là Fe₂O₃.nH₂O.

c. Điều kiện xảy ra sự ăm mòn điện hoá học

♦ Các điện cực phải khác nhau về bản chất.

Cặp KL – KL; KL – PK; KL – Hợp chất hoá học

♦ Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây dẫn.

♦ Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li.