Ăn mòn điện hóa là một hiện tượng diễn ra phổ biến trong cuộc sống. Dưới đây mayruaxegiadinh.com.vn sẽ lý giải tại sao các vật dụng làm bằng kim loại bị gỉ sét khi để ngoài trời. Cùng theo dõi bài viết để hiểu ăn mòn điện hóa là gì nhé!
Contents
Ăn mòn điện hóa là gì?
Ăn mòn điện hóa học chính là hiện tượng xảy ra bởi sự phá hủy kim loại khi hợp kim của chúng tiếp xúc được với các dung dịch chất điện li để tạo nên dòng điện. Thực chất, ăn mòn điện hóa học chính xác là một quá trình oxy hóa khử mà trong đó các kim loại bị ăn mòn bởi tác dụng của những dung dịch chất điện ly đồng thời tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm sang cực dương.
Trên thực thế thì ăn mòn điện hóa là một hiện tượng thường xảy ra khi mà kim loại hay hợp kim để ở môi trường ngoài không khí ẩm hoặc khi chúng được nhúng vào các dung dịch axit, dung dịch muối hoặc trong nước không nguyên chất.
Điều kiện xảy ra ăn mòn điện hóa
Sự ăn mòn điện hóa thường xảy ra khi đáp ứng đủ các điều kiện như sau:
- Về bản chất, trong ăn mòn điện hóa các điện cực phải khác nhau. Có thể là cặp 2 kim loại khác nhau nhưng cũng có thể là cặp kim loại với phi kim.
- Các điện cực cần cần tiếp xúc với nhau một cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua dây dẫn.
- Hiện tượng điện hóa hay còn gọi là ăn mòn kim loại được xảy ra khi mà các điện cực cùng tiếp xúc với dung dịch của chất điện li.
Một số các lưu ý cần nhớ như:
- Hiện tượng ăn mòn hóa học sẽ không được xảy ra khi mà thiếu bất kỳ một điều kiện nào trong 3 điều kiện nêu trên.
- Trong điều kiện tự nhiên, hiện tượng ăn mòn điện hóa thường xảy ra một cách phức tạp. Có thể diễn ra đồng thời toàn bộ quá trình ăn mòn điện hóa học cũng như ăn mòn hóa học.
Cơ chế của quá trình ăn mòn điện hóa
Như đã nói ở trên thì ăn mòn điện hóa là quá trình oxy hóa khử, hiện tượng này xảy ra trên bề mặt các điện cực. Nếu dung dịch điện ly là axit thì ở cực âm sẽ xảy ra quá trình oxi hóa kim loại còn ở cực dương thì xảy ra quá trình khử các ion.
Gang hoặc thép là các hợp kim Fe-C có cực âm là các tinh thể Fe còn cực dương là các tinh thể C. Khi các điện cực này tiếp xúc với nhau và trực tiếp với dung dịch điện li phủ ngoài thì vật ăn mòn sẽ theo kiểu điện hóa như sau:
- Ở cực âm: Những nguyên tử Fe bị oxy hóa thành, cụ thể: các ion này tan trong dung dịch li. Trong đó, một lượng không khí đã có sẵn và tại đây các ion này bị oxi hóa tiếp thành.
- Ở cực dương: Những ion hiđro của dung dịch điện ly sau khi di chuyển đến cực dương thì sẽ bị khử thành hiđro tự do và sau đó sẽ thoát ra khỏi dung dịch điện li.
Một số ví dụ về ăn mòn điện hóa
Trong cuộc sống, ăn mòn điện hóa xảy ra phổ biến trong một số các trường hợp như sau:
- Kim loại với kim loại: Ví dụ như Sắt – Đồng, kim loại mạnh bị ăn mòn (cực anot bị oxi hóa) đồng thời kim loại yếu sẽ được bảo vệ.
- Kim loại với phi kim: Ví dụ như Sắt – Thép cacbon.
- Kịm loại đẩy kim loại ra khỏi muối: Ví dụ sắt tác dụng với đồng sunfat.
- Kim loại với dung dịch axit hay muối của kim loại đứng sau.
Phân biệt ăn mòn điện hóa và ăn mòn điện hóa học
Có khá nhiều người trên thực tế vẫn còn bị nhầm lẫn giữa hiện tượng ăn mòn điện hóa với ăn mòn hóa học. Để phân biệt được hai hiện tượng này một cách dễ dàng, bạn có thể tham khảo một số so sánh dưới đây của chúng tôi để hiểu hơn.
Ăn mòn kim loại là một hiện tượng của sự phá hủy kim loại dưới tác động của những chất có trong môi trường. Ăn mòn kim loại được chia thành 2 dạng chính gồm: Ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học.
| Ăn mòn điện hóa | Ăn mòn hóa học: | |
| Khái niệm | Đây là hiện tượng thường xảy ra do sự phá hủy kim loại khi có sự tiếp xúc trực tiếp giữa kim loại với các dung dịch chất điện li để từ đó mà tạo ra dòng điện. | Hiện tượng ăn mòn hóa học là quá trình oxy hóa khử, trong đó các electron của kim loại di chuyển trực tiếp đến các chất có trong môi trường. |
| Điều kiện để diễn ra sự ăn mòn |
|
Hiện tượng ăn mòn hóa học thông thường xảy ra ở các thiết bị lò đốt hoặc các thiết bị cần phải tiếp xúc với khí oxy hay hơi nước thường xuyên. |
| Cơ chế của sự ăn mòn | Trong môi trường không khí ẩm, điều kiện môi trường có hòa tan cùng các khí như: O2, SO2, CO2,… sự ăn mòn điện hóa một vật bất kỳ có chất liệu làm bằng thép (hoặc gang) sẽ là điều kiện hình thành lớp dung dịch điện li. Lớp dung dịch này được phủ bên ngoài lớp kim loại. |
Hơi nước tiếp xúc với các thiết bị làm bằng sắt (Fe), khi bị oxy thường xảy ra phản ứng sau: 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2↑ 3Fe + 2O2 → Fe3O4 |
| Bản chất của sự ăn mòn | Hiện tượng ăn mòn điện hóa học về bản chất là sự ăn mòn kim loại khi mà chúng chịu tác động của dung dịch các chất điện li, theo đó mà tạo nên dòng điện. So với ăn mòn hóa học thì quá trình ăn mòn điện hóa học thường diễn ra nhanh chóng hơn. | Hiện tượng ăn mòn hóa học về bản chất là quá trình oxy hóa khử, trong đó các electron kim loại được di chuyển một cách trực tiếp đến những chất có trong môi trường. Quá trình ăn mòn này được diễn ra khá chậm. |
Một số biện pháp chống ăn mòn điện hóa
Phương pháp bảo vệ bề mặt
Phủ một lớp sơn, chất dẻo hoặc dầu mỡ,…. lên bề mặt của kim loại.
Bảo quản các vật dụng làm bằng kim loại tại những nơi khô ráo thoáng mát, thường xuyên lau chùi chúng.
Sử dụng kẽm chống ăn mòn điện hóa
Phương pháp sử dụng một kim loại làm “vật hi sinh” để có thể bảo vệ vật liệu kim loại.
Ví dụ:
Thân tàu biển thường được làm bằng gang thép – hợp kim của sắt, cacbon cùng các nguyên tố khác. Thân tàu sẽ phải tiếp xúc thường xuyên với nước biển khi đi lại trên biển. Mà nước biển lại là dung dịch chất điện li vì thế sắt bị ăn mòn gây ra hư hỏng.
Để có thể bảo vệ thân tàu, người ta thường sử dụng biện pháp sơn nhằm không cho gang thép của thân tàu trực tiếp tiếp xúc được với nước biển. Tuy nhiên biện pháp sơn này là chưa đủ đối với phần phía đuôi tàu bởi vị trí này do tác động của chân vịt làm nước bị khuấy động mãnh liệt. Do đó, người ta thường gắn thêm tấm kẽm vào đuôi để khắc phục tình trạng này.
Lúc này sẽ diễn ra quá trình ăn mòn điện hóa , kẽm sẽ bị ăn mòn bởi kẽm là kim loại hoạt động mạnh hơn sắt và đồng nghĩa với việc sắt sẽ không bị mất mát gì. Sau một thời gian miếng kẽm sẽ bị ăn mòn nhiều thì người ta sẽ thay thế chúng theo định kỳ. Việc này giúp chủ tàu đỡ tốn kém hơn rất nhiều so với sửa chữa thân tàu.
Bài tập ăn mòn điện hóa
Bài 1: Nối một sợi dây điện bằng đồng với một sợi dây điện bằng nhôm. Tại sao sau một thời gian ở vị trí tiếp nối trở nên kém tiếp xúc hơn?
Lời giải:
Sau một thời gian đồng và nhôm tiếp xúc trực tiếp thì tại tại điểm tiếp xúc giữa chúng thường xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa. Hiện tượng này làm phát sinh một chất có điện trở lớn và nó làm cản trở dòng điện chạy qua đây.
Bài 2: Nối một dây phơi quần áo bằng đồng với 1 đoạn thép. Hiện tượng nào sẽ xảy ra tại tiếp điểm nối của dây phơi khi nối chúng lâu ngày?
Lời giải:
Vì so với đồng sắt là kim loại hoạt động hơn do đó nó sẽ đóng vai trò là anot. Trong điều kiện không khí có hơi nước và oxy sẽ tạo thành pin điện hóa, khi đó sắt sẽ bị ăn mòn trước nghĩa là đoạn thép sẽ bị ăn mòn trước.
Lời Kết
Bài viết trên đây vừa chia sẻ tới các bạn kiến thức về ăn mòn điện hóa. Hy vọng rằng bạn đã hiểu hiện tượng ăn mòn điện hóa là gì cũng như điều kiện và một số trường hợp xảy ra ăn mòn điện hóa. Truy cập mayruaxegiadinh.com.vn thường xuyên hơn để cập nhật nhanh những kiến thức hữu ích bạn nhé!
