Trong hóa học, ăn mòn có 2 kiểu là ăn mòn điện hoá và ăn mòn hoá học. Vậy ăn mòn điện hóa là gì, ăn mòn hóa học là gì? Chúng ta hãy cùng tìm hiểu kỹ hơn về bản chất của sự ăn mòn này trong bài viết dưới đây.
Ăn mòn là gì?
Đặc điểm của ăn mòn hóa học là sự phá hủy dần của các vật liệu khi xảy ra phản ứng hóa học giữa các chất hoặc phản ứng điện hóa với môi trường có chứa các vật thể đó. Trong chương trình hóa học ở phổ thông chúng ta đã được học 2 kiểu ăn mòn đó là ăn mòn điện hóa học và ăn mòn hóa học.
Ăn mòn là sự phá hủy của vật liệu khi xảy ra phản ứng hóa học hoặc điện hóa
Ví dụ sự ăn mòn:
- Thanh sắt khi để ngoài trời dần dần có hiện tượng rỉ sắt, bị ăn mòn.
- Chậu nhôm khi để ngoài trời nắng lâu dần sẽ bị ăn mòn, sau một thời gian dài có thể bị thủng…
- Những vật dụng bằng đồng để lâu trong nước cũng bị mòn dần.
Ăn mòn hóa học là gì?
Ăn mòn hóa học là quá trình biến đổi hoặc mất đi vật chất của một vật thể bởi quá trình oxi hóa – khử. Thông thường, chúng ta sẽ quan sát được hiện tượng ăn mòn kim loại là phản ứng trực tiếp của các chất oxi hóa ở trong môi trường chứa vật thế đó.
Hiểu đơn giản đó là electron của kim loại đó sẽ trao đổi trực tiếp với các chất trong môi trường mà không thông qua vật dẫn trung gian nào. Do đó, các electron được trao đổi trực tiếp dẫn đến quá trình ăn hóa học sẽ không xuất hiện dòng điện.
Ăn mòn hóa học là quá trình oxy hóa khử của kim loại
Ví dụ:
- 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2
- 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
- 3Fe + 2O2 → Fe3O4
Trong thực tế, ăn mòn hóa học thường xảy ra ở những thiết bị thường xuyên tiếp xúc với khí oxi, hơi nước hay các bộ phận ở thiết bị của lò đốt…
Ăn mòn điện hóa là gì?
Ăn mòn điện hóa là quá trình phá hủy hay ăn mòn của một vật thể được làm bằng hợp kim. Khi vật thể này tiếp xúc với chất điện ly tạo nên dòng điện khiến cho kim loại cấu tạo nên vật thể bị phá hủy hoặc bị ăn mòn.
Ăn mòn điện hóa học là quá trình ăn mòn dưới tác dụng của chất điện li
Thực chất, ăn mòn điện hóa học là sự khử của quá trình oxy hóa. Trong đó, các kim loại bị ăn mòn sẽ tác dụng với các dung dịch chất điện ly; tạo nên dòng electron giúp chuyển dời từ cực âm sang cực dương.
Trong đời sống, quá trình ăn mòn điện hóa thường xảy ra khi các cặp kim loại hay hợp kim để tiếp xúc bên ngoài không khí ẩm quá lâu, hay bị nhúng vào trong dung dịch của axit, muối hoặc nước không nguyên chất…
Ví dụ về ăn mòn điện hóa
- Cửa sắt tiếp xúc lâu ngày trong môi trường không khí ẩm.
- Ống dẫn chôn dưới lòng đất lâu ngày.
- Phần vỏ tàu thủy thường xuyên bị ngập trong nước…
So sánh sự ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa
Để so sánh sự ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa chúng ta cần nắm rõ được các khái niệm này mới có thể phân biệt được sự khác nhau của chúng.
Điểm khác nhau cơ bản của 2 phản ứng này là trong ăn mòn hóa học không có sự xuất hiện của dòng điện, còn trong trường hợp ăn mòn điện hóa bắt buộc phải có dòng điện chạy qua.
Ta có bảng so sánh chi tiết giữa ăn mòn hóa học và điện hóa như sau:
|
Phân loại |
Ăn mòn hóa học |
Ăn mòn điện hóa |
|
Điều kiện xảy ra |
Thường xảy ra ở các thiết bị thường xuyên tiếp xúc với nước, khí oxi. Trong thực tế hiện tượng này hay xảy ra ở các thiết bị lò đốt. | – Các điện cực có thể là cặp kim loại, cặp kim loại- phi kim, kim loại – hợp chất hóa học nhưng phải khác nhau. Trong đó, kim loại nào có điện cực nhỏ hơn sẽ là cực âm.
– Các điện cực sẽ phải tiếp xúc trực tiếp, nếu gián tiếp cần qua dây dẫn, hoặc qua dung dịch chất điện li. |
|
Cơ chế |
Thiết bị bằng sắt (Fe) khi tiếp xúc với hơi nước, khí oxi sẽ xảy ra phản ứng:
|
– Đối với sự ăn mòn điện hóa một vật bằng gang (được làm từ hợp kim Fe – C) hoặc thép khi ở trong môi trường không khí ẩm kết hợp với khí CO2, SO2, O2…sẽ tạo ra một lớp dung dịch điện li giúp phủ lên bề mặt kim loại.
– Tinh thể Fe (là cực âm), tinh thể C (Carbon) là cực dương. Xảy ra phản ứng như sau: Ở cực dương, là phản ứng khử
Ở cực âm: phản ứng oxi hóa:
Sau phản ứng Fe2+ tan vào dung dịch chứa oxi tạo ra Fe3+ và cuối cùng tạo gỉ sắt có công thức Fe2O3.nH2O |
|
Bản chất |
Đó là quá trình oxi hóa – khử với các hạt electron của kim loại được chuyển trực tiếp từ các chất trong môi trường, quá trình ăn mòn xảy ra chậm. | Sự ăn mòn kim loại dưới tác dụng của chất điện li, tạo nên dòng điện. Quá trình ăn mòn điện hóa xảy ra nhanh hơn ăn mòn hóa học. |
Điều kiện xảy ra ăn mòn hóa học
Để xảy ra quá trình ăn mòn hóa học cần phải có một số điều kiện nhất định, nếu thiếu một số điều kiện thì quá trình ăn mòn hóa học cũng không thể xảy ra, dưới đây là một số điều kiện:
- Các điện cực phải có bản chất khác nhau, đó là 2 cặp kim loại khác nhau hoặc cặp kim loại hoặc phi kim.
- Qua dây dẫn các điện cực tiếp xúc với nhau trực tiếp hoặc gián tiếp.
- Trong một dung dịch chất điện li thì các điện cực phải cùng tiếp xúc với nhau.
Như vậy, phải có đầy đủ 3 điều kiện này thì mới có thể xảy ra phản ứng ăn mòn điện hóa. Trong tự nhiên, sự ăn mòn hóa học và điện hóa có thẻ cùng xảy ra một lúc.
Các phương pháp phổ biến chống ăn mòn kim loại hiện nay
Có 2 phương pháp chống ăn mòn kim loại cụ thể:
Phương pháp bảo vệ bề mặt
- Sử dụng dầu mỡ, lớp sơn, chất dẻo là những chất bền vững để phủ lên bề mặt.
Sử dụng sơn để phủ lên bề mặt kim loại
- Để tránh sự ăn mòn thì vật thể nên để nơi ráo thoáng và thường xuyên lau bề mặt.
Phương pháp điện hóa
- Sử dụng “vật hi sinh” để giúp bảo vệ vật kim loại.
Ví dụ: Để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép, người ta sử dụng các lá Zn dán bên ngoài vỏ tàu, phần chìm xuống nước biển (dung dịch chất điện ly). Khi đó, Zn sẽ bị ăn mòn và vỏ tàu được bảo vệ.
Trên đây là những chia sẻ về ăn mòn điện hóa là gì, ăn mòn hóa học là gì và những đặc điểm của 2 loại ăn mòn này. Bên cạnh đó là một số phương pháp chống ăn mòn hiệu quả được sử dụng trong thực tế. Hy vọng với những thông tin trong bài viết này sẽ giúp bạn có thêm nhiều kiến thức bổ ích về môn hóa học.
