Bài 20. Sự ăn mòn kim loại

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 xung quanh. Đó là một quá trình hóa học hoặc quá trình điện hóa trong đó kim loại bị oxi hóa thành ion dương.

II. CÁC DẠNG ĂN MÒN KIM LOẠI

1. Ăn mòn hóa học

Là quá trình oxi hóa - khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường.

Nhiệt độ càng cao, kim loại bị ăn mòn càng nhanh.

2. 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.

3. Ăn mòn điện hóa học hợp kim của sắt trong không khí ẩm

Thí dụ: Trong không khí ẩm, trên bề mặt của gang luôn có một lớp nước rất mỏng đã hòa tan O2 và khí CO2 trong khí quyển, tạo thành một dung dịch chất điện li. Gang có thành phần chính là sắt và cacbon cùng tiếp xúc với dung dịch đó tạo nên vô số pin rất nhỏ mà sắt là anot và cacbon là catot.

Tại anot, sắt bị oxi hóa thành ion Fe²⁺: 

Các electron được giải phóng chuyển dịch đến catot.

Tại catot, O₂ hòa tan trong nước bị khử thành ion hiđroxit:

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 ra gỉ sắt có thành phần chủ yếu là Fe₂O₃.nH₂O.

- Điều kiện xảy ra sự ăn mòn điện hóa học gồm 3 điều kiện sau:

+ Các điện cực phải khác nhau về bản chất, có thể là cặp 2 kim loại khác nhau hoặc cặp kim loại với phi kim,...

+ Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau qua dây dẫn.

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

Trong tự nhiên, sự ăn mòn kim loại xảy ra phức tạp, có thể xảy ra đồng thời cả quá trình ăn mòn điện hóa học và ăn mòn hóa học.

III. CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI

1. Phương pháp bảo vệ bề mặt

Dùng những chất bền vững đối với môi trường để phủ ngoài mặt những đồ vật bằng kim loại như bôi dầu mỡ, sơn, mạ, tráng men,...

Sắt tây là sắt được tráng thiếc, tôn là sắt được tráng kẽm. Các đồ vật bằng sắt thường được mạ niken hay crom.

2. Phương pháp điện hóa

Nối kim loại cần bảo vệ với một kim loại hoạt động hơn để tạo thành pin điện hóa và kim loại hoạt động hơn bị ăn mòn, kim loại kia được bảo vệ.