Bài 21: Ăn mòn kim loại

BÀI 21 : ĂN MÒN KIM LOẠI

I. KHÁI NIỆM: Sự ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng các chất trong môi trường xung quanh.Hậu quả: kim loại bị oxi hóa thành ion dương.    

                                                       M  →  Mⁿ⁺  +  ne

II. PHÂN LOẠI:  Dựa vào cơ chế và môi trường, chia làm 2 loại ăn mòn:

·         Ăn mòn hóa học ,      

·         Ăn mòn điện hóa học.

1. Ăn mòn hóa học: là quá trình oxi hóa – khử, trong đó các electron của kim loai được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường.

        3Fe  + 4H₂O     →    Fe₃O₄ +  H₂                        Fe  +  2HCl  →  FeCl₂ + H₂  .

        * Đặc điểm:  không phát sinh dòng điện, nhiệt độ càng cao tốc độ ăn mòn càng nhanh.
 

2. Ăn mòn điện hóa học a. Khái niệm:    Ăn mòn điện hóa học là quá trình oxi hóa – 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. Thí nghiệm: ·         nhúng 2 lá kim loại Zn và Cu vào cốc dung dịch H2SO4 loãng. Ø Hiện tượng: Zn bị hòa tan và bọt khí H2 thoát ra trên bề mặt Zn do kẽm bị ăn mòn hóa học:   Zn  +  2H+ → Zn2+ +  H2 ·         Nối 2 lá kim loại bằng môt dây dẫn mắc nối tiếp với 1 điện kế. Ø  Hiện tượng: kim điện kế lệch, bọt khí H2 thoát ra ở lá đồng, lá kẽm bị ăn mòn nhanh hơn.:                Cực âm : (Zn) anot:     Zn → Zn2+  +  2e Các electron di chuyển từ Zn sang Cu qua dây dẵn tạo dòng điện 1 chiều →kim điện kế lệch                Cực dương (Cu) catot:   ion H+ nhận e thành khí H2:  2H+ +  2e  → H2

c. Điều kiện ăn mòn điện hóa học:

·         Các điện cực phải khác nhau về bản chất: 

                        Cực âm ( anot) bị ăn mòn     Cực dương ( catot) được bảo vệ  

                     * kim loại mạnh hơn.                 * kim loại yếu hơn              ( Zn – Cu )

                     * kim loại                                   * phi kim                            ( Fe – C   )

                     * kim loại                                   * hợp chất hóa học             ( Fe – Fe₃C)

·         Các điện cực phải tiếp xúc nhau ( trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây dẫn )

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

d. Cơ chế ăn mòn:  *Cực âm (anot) : xảy ra quá trình oxi hóa kim loại: M → Mⁿ⁺ + ne

                                 * Cực dương(catot): xảy ra quá trình khử H⁺ (dd điện li là axit) hoặc khử nước có hòa tan O₂ (dd điện li trung tính):  2H⁺ +  2e →  H₂ 

                                                                 hoặc  2H₂O + O₂ + 4e → 4OH⁻

e. Thí dụ: Cơ chế ăn mòn vật bằng gang trong không khí ẩm.

Tại cực âm: Fe bị oxi hóa :    Fe  →  Fe²⁺ +  2e

Tại cực dương (C) :  H₂O bị khử :  2H₂O + O₂ + 4e → 4OH⁻

Ion Fe²⁺ tan vào dung dịch chất điện li có hòa tan khí O₂. Tại đây ion Fe²⁺ tiếp tục bị oxi hóa, dưới tác dụng của ion OH⁻ tạo gỉ sắt có thành phần chủ yếu là Fe_2\O₃.nH₂O.

III. CÁCH CHỐNG ĂN MÒN:

1. Phương pháp bảo vệ bề mặt:  Phủ lên bề mặt 1 lớp sơn, dầu mỡ, chất dẻo hoặc tráng mạ bằng kim loại khác. Lớp bảo vệ phải bền vững với môi trường, và có cấu tạo đặc khít không cho không khí và nước thấm qua.

2. Phương pháp điện hóa: thí dụ: bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép bằng cách gắn các tấm kẽm vào vỏ tàu.