Lý thuyết chi tiết về sự ăn mòn kim loại
Sự ăn mòn kim loại là hiện tượng được diễn ra trong thực tế rất nhiều nhưng nhiều các bạn học sinh cũng chưa tìm hiểu là vì sao hay bản chất thực sự của chúng là như thế nào. Qua bài viết dưới đây các bạn sẽ giải thích được các hiện tưởng xảy ra trong thực tế
I. Khái niệm
- Sự ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường
- Căn cứ vào môi trường và cơ chế của sự ăn mòn mà người ta chia thành 2 loại: sự ăn mòn điện hóa và sự ăn mòn hóa học
+ Sự ăn mòn điện hóa học là quá trình oxi hóa khử mà kim loại bị ăn mòn vởi dung dịch chất điện li
=> Xuất hiện dòng điện
=> ăn mòn điện hóa xảy ra nhanh hơn ăn mòn hóa học
+ Sư ăn mòn hóa học là quá trình oxi hóa - khử mà kim loại nhường trực tiếp e cho chất ăn mòn ( môi trường )
=> không có dòng điện, ăn mòn xảy ra chậm
II. Điều kiện xảy ra ăn mòn
- Sự ăn mòn hóa học
+ Kim loại tinh khiết
+ Khô
- Sự ăn mòn điện hóa học
+ Có 2 điện cực khác nhau về bản chất:
- Cặp kim loại A - kim loại B (kim loại có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn sẽ là cực âm )
- Cặp kim loại - Cacbon
+ 2 điện cực tiếp xúc ( trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây dẫn )
+ 2 điện cực nhúng vào cùng 1 dung dịch chất điện li
III. Cơ chế của sự ăn mòn
+ Sự ăn mòn hóa học
- Thiết bị bằng Fe tiếp xúc với hơi nước, khí oxi thường xảy ra phản ứng:
\(3Fe+4H_2O \rightarrow Fe_3O_4+4H_2 \)
\(3Fe+2O_2 \rightarrow Fe_3O_4\)
+ Sự ăn mòn điện hóa học
- Sự ăn mòn điện hóa một vật bằng gang ( hợp kim Fe - C hoặc thép ) trong môi trường không khí ẩm có hòa tan khí \(SO_2, CO_2, O_2\),.... sẽ tạo ra một lớp dung dịch điện li phủ bên ngoài kim loại
- Tinh thể Fe ( cực âm), tinh thể C cực dương.
Ở cực dương: xảy ra phản ứng khử:
\(2H^+ +2e \rightarrow H_2\)
\(O_2 +2H_2O + 4e \rightarrow 4OH^-\)
Ở cực âm: xảy ra phản ứng oxi hóa:
\(Fe \rightarrow Fe^{2+} +2e\)
\(Fe^{2+}\) tan vào dung dịch chứa oxi \(\rightarrow Fe^{3+}\) và cuối cùng tạo gỉ sắt có thành phần \(Fe_2O_3. nH_2O\)
IV. Các biện pháp chống ăn mòn kim loại
a. Phương pháp bảo vệ bề mặt
- Phủ lên bề mặt kim loại một lớp sơn, dầu mỡ, chất dẻo…
- Lau chùi, để nơi khô ráo thoáng
b. Phương pháp điện hóa
- Dùng một kim loại gọi là “vật hi sinh” để bảo vệ vật liệu kim loại.
VD: Để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép, người ta gắn các lá Zn vào phía ngoài vỏ tàu ở phần chìm trong nước biển (nước biển là dung dịch chất điện li). Kẽm bị ăn mòn, vỏ tàu được bảo vệ.
Kinh nghiệm: những trường hợp xuất hiện ăn mòn điện hóa thường gặp:
+ Kim loại – kim loại (Fe - Cu) kim loại mạnh bị ăn mòn (anot bị oxi hóa) kim loại yếu được bảo vệ
+ Kim loại – phi kim (Fe - C thép)
+ Kim loại đẩy kim loại ra khỏi muối ăn mòn (ví dụ Fe mạnh hơn Cu nên Fe đẩy Cu bằng cách tác dụng với dung dịch CuSO4).
+ Kim loại + dung dịch axit và muối của kim loại đứng sau
V. Kim loại chuyển tiếp là gì?
Kim loại chuyển tiếp là những nguyên tố tạo thành ít nhất là một ion với một lớp quỹ đạo (orbital) d được điền đầy một phần, tức là các nguyên tố khối d ngoại trừ scandi và kẽm
Kim loại chuyển tiếp là 40 nguyên tố hóa học có số nguyên tử từ 21 đến 30, 39 đến 48, 57 đến 80 và 89 đến 112. Nguyên nhân của tên này là do vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn vì tại đó bắt đầu sự chuyển tiếp do có thêm điện tử trong quỹ đạo nguyên tử của lớp d.
VI. Một số câu hỏi trắc nghiệm
Câu 1. Hãy cho biết kết luận nào sau đây đúng?
ăn mòn hoá học là một quá trình oxi hóa-khử trong đó kim loại là chất bị ăn mòn.
ăn mòn hoá học xảy ra tại bề mặt của kim loại.
ăn mòn hoá học càng mạnh khi nồng độ chất ăn mòn càng lớn và nhiệt độ càng cao.
Cả A, B, C đều đúng.
Câu 2. Một chiếc nồi nhôm có quai làm bằng sắt dễ hỏng hơn chiếc nồi có quai làm bằng nhôm. Điều này được giải thích là do :
A. Chiếc nồi nhôm quai sắt tạo thành một pin điện và xảy ra quá trình ăn mòn điện hoá ở phần làm bằng nhôm
B. Chiếc nồi nhôm quai sắt tạo thành một pin điện và xảy ra quá trình ăn mòn điện hoá ở phần làm bằng sắt.
C. Chiếc nồi nhôm quai sắt tạo thành một pin điện và xảy ra quá trình ăn mòn điện hoá ở cả 2 phần
D. Chiếc nồi nhôm quai sắt bị ăn mòn theo kiểu hoá học.
Câu 3. Khi cho thanh Zn nhúng vào dung dịch HCl. Hãy cho biết hiện tượng nào xảy ra tương ứng với thí nghiệm trên ?
A. Thanh Zn bị bào mòn với tốc độ nhanh dần. khí H2 thoát ra mạnh.
B. Thanh Zn bị bào mòn với tốc độ cố định và H2thoát ra với tốc độ không đổi.
C. Thanh Zn bị bào mòn với tốc độ chậm dần và H2 tạo thành bọt trên thanh Zn thoát ra với tốc độ chậm dần.
D. Thanh Zn tan ngay, H2 với tốc độ rất nhanh
Câu 4. Hãy cho biết điều kiện của ăn mòn điện hoá là?
A. phải có 2 điện cực trong đó kim loại đóng vai trò cực âm.
B. 2 điện cực cùng tiếp xúc với dd điện ly.
C. 2 điện cực phải tiếp xúc với nhau.
D. cả A, B, C.
Câu 5. Để bảo vệ thép, người ta tiến hành tráng lên bề mặt thép một lớp mỏng thiếc. Hãy cho biết phản ứng chống ăn mòn kim loại trên thuộc vào phương pháp nào sau đây?
A. phương pháp điện hóa
B. phương pháp tạo hợp kim không gỉ.
C. phương pháp cách ly
D. phương pháp dùng chất kìm hãm.
Ngoài ra, các bạn có thể tham khảo thêm một số kiến thức liên quan ở đường link dưới đây
Hi vọng rằng những kiến thức về sự ăn mòn kim loại trên đây sẽ giúp ích được nhiều cho các bạn trong quá trình học tập. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ phía các bạn để chúng tôi hoàn thiện hơn nữa. Chúc các bạn học tập tốt
Liên kết với Facebook
Liên kết với Google