Trong nội dung bài viết chi tiết dưới đây, DINHNGHIA.COM.VN sẽ cùng bạn tìm hiểu ăn mòn điện hóa là gì để có thể lý giải vì sao kim loại nói chung hay là một thanh sắt nói riêng để ngoài trời hoặc ngâm nước lại bị rỉ sét. Bên cạnh đó, nội dung bài viết cũng sẽ đề cấp cụ thể về hiện tượng ăn mòn điện hóa học cũng như ví dụ, điều kiện, bản chất hay bài tập ăn mòn điện hóa. Cùng tham khảo nhé!.
Nội dung chính bài viết
Định nghĩa ăn mòn kim loại là gì?
Theo định nghĩa, ăn mòn kim loại về bản chất chính là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác động của các chất trong môi trường xung quanh. Đây chính là một quá trình hóa học hay quá trình điện hóa mà kim loại bị oxi hóa thành ion dương.
Ví dụ: X —-> X(n+) + ne
Sự ăn mòn kim loại bao gồm 2 loại chính là: ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa học. Chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết về hai loại này, tuy nhiên bài viết sẽ hướng chính đến dạng ăn mòn điện hóa học.
Xem chi tiết >>> Sự ăn mòn kim loại là gì? Các yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn kim loại
Tìm hiểu ăn mòn hóa học là gì?
- Ăn mòn hóa học về bản chất chính là quá trình oxi hóa khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường.
- Ăn mòn hóa học trên thực tế thường xảy ra ở các chi tiết bằng kim loại của máy móc hoặc những thiết bị thường xuyên phải tiếp xúc với hóa chất, khí oxi, hơi nước ở nhiệt độ cao. Theo định nghĩa, khi nhiệt độ càng cao thì kim loại ăn mòn càng nhanh.
- Để nhận biết ăn mòn hóa học, ta sẽ thấy ăn mòn kim loại mà không thấy sự xuất hiện cặp kim loại hay cặp KL-C thì đó chính là ăn mòn kim loại.
Tìm hiểu ăn mòn điện hóa là gì?
Ăn mòn điện hóa học là gì?
- Ăn mòn điện hóa là gì? Hiện tượng này được định nghĩa chính là sự phá hủy kim loại do hợp kim tiếp xúc với dung dịch chất điện li tạo nên dòng điện. Ăn mòn điện hóa học chính là quá trình oxi hóa khử, trong đó kim loại bị ăn mòn bởi tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương.
- Trên thực tế, ăn mòn điện hóa thường xảy ra khi cặp kim loại hoặc hợp kim để ngoài không khí ẩm, hoặc nhúng vào trong dung dịch axit, dung dịch muối, trong nước không nguyên chất…
Ví dụ về ăn mòn điện hóa học
- Kim loại tiếp xúc với không khí ẩm.
- Ống dẫn đặt trong lòng đất.
- Phần vỏ tàu biển chìm trong nước…
Có thể thấy, ăn mòn điện hóa là loại ăn mòn kim loại phổ biến và nghiêm trọng nhất.
Bản chất của sự ăn mòn điện hóa
Cùng với định nghĩa ăn mòn điện hóa là gì thì bản chất của sự ăn mòn điện hóa cùng là băn khoăn mà nhiều người quan tâm. Ăn mòn điện hóa là quá trình oxi hóa khử xảy ra trên bề mặt các điện cực. Ở cực âm xảy ra quá trình oxi hóa kim loại, ở cực dương xảy ra quá trình khử các ion (nếu dung dịch điện li là axit).
Điều kiện ăn mòn điện hóa
Bên cạnh việc nắm được điều kiện ăn mòn điện hóa thì nhiều người cũng quan tâm đến điều kiện xảy ra của hiện tượng này. Lý giải điều kiện ăn mòn điện hóa cũng là việc tìm hiểu trường hợp xảy ra ăn mòn điện hóa. Trong ăn mòn điện hóa xảy ra với các 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
***Một số lưu ý:
- Thiếu một trong ba điều kiện trên sẽ không xảy ra sự ăn mòn điện hóa học
- 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.
Cách nhận biết ăn mòn điện hóa
Với cách nhận biết ăn mòn điện hóa thông thường, bạn nên dựa vào điều kiện cũng như trường hợp xảy ra ăn mòn điện hóa như đã được đề cập trên đây.
Hiện tượng ăn mòn điện hóa của hợp kim sắt
Sự ăn mòn điện hóa học của hợp kim sắt (gang, thép) trong không khí ẩm có thể thấy cụ thể như sau:
- Gang, thép là hợp kim Fe – C gồm những tinh thể Fe tiếp xúc trực tiếp với tinh thể C (graphit)
- Không khí ẩm có chứa (H_{2}O,CO_{2},O_{2})…tạo ra lớp dung dịch chất điện li phủ lên bề mặt gang, thép làm xuất hiện vô số pin điện hóa mà Fe là cực âm, C là cực dương.
Cơ chế kim loại bị ăn mòn điện hóa là gì?
- Gang hoặc thép là những hợp kim Fe-C, với cực âm là những tinh thể Fe, và cực dương là những tinh thể C. Khi các điện cực này tiếp xúc trực tiếp với nhau và với một dung dịch điện li phủ ngoài. Như vậy thì vật bị ăn mòn sẽ theo kiểu điện hóa:
- Ở cực âm: Các nguyên tử Fe bị oxi hóa thành. Cụ thể là các ion này tan vào dung dịch điện li trong đó đã có một lượng không khí oxi, tại đây thì chúng bị oxi hóa tiếp thành.
- Ở cực dương: Các ion hiđro của dung dịch điện li di chuyển đến cực dương, thì tại đây chúng sẽ bị khử thành hiđro tự do, sau đó thoát ra khỏi dung dịch điện li.
***Nhận xét: Như vậy các tinh thể Fe lần lượt bị oxi hóa từ ngoài vào trong. Chỉ sau một thời gian, hợp kim của sắt hay vật bằng gang (thép) sẽ bị ăn mòn hết.
Các biện pháp chống ăn mòn kim loại
Phương pháp bảo vệ bề mặt
- Ta sẽ phủ lên bề mặt kim loại một lớp sơn, chất dẻo hoặc dầu mỡ…
- Thường xuyên lau chùi, để nơi khô ráo thoáng mát.
Sử dụng kẽm chống ăn mòn điện hóa
Đây là phương pháp sử dụng một kim loại là “vật hi sinh” để bảo vệ vật liệu kim loại.
Ví dụ: Thân tàu biển được chế tạo bằng gang thép. Gang thép là hợp kim của sắt, cacbon và một số nguyên tố khác. Đi lại trên biển, thân tàu tiếp xúc thường xuyên với nước biển là dung dịch chất điện li nên sắt bị ăn mòn, gây hư hỏng.
- Để bảo vệ thân tàu, người ta cần thường áp dụng biện pháp sơn nhằm không cho gang thép của thân tàu tiếp xúc trực tiếp với nước biển. Nhưng ở phía đuôi tàu, do tác động của chân vịt, nước bị khuấy động mãnh liệt nên biện pháp sơn là chưa đủ. Do đó mà phải gắn tấm kẽm vào đuôi tàu.
- Khi đó sẽ xảy ra quá trình ăn mòn điện hóa. Kẽm là kim loại hoạt động hơn sắt nên bị ăn mòn, còn sắt thì không bị mất mát gì.
- Sau một thời gian miếng kẽm bị ăn mòn thì sẽ được thay thế theo định kì. Việc này vừa đở tốn kém hơn nhiều so với sửa chữa thân tàu.
Trường hợp xuất hiện ăn mòn điện hóa thường gặp
Bạn đã biết đến ăn mòn điện hóa là gì, nhưng chưa nắm rõ trường hợp xuất hiện ăn mòn điện hóa?. Dưới đây là những trường hợp làm 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 (Fe tác dụng dung dịch (CuSO_{4})).
- Kim loại + dd axit và muối của kim loại đứng sau.
Cách phân biệt ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học
- Ăn mòn kim loại: Là sự phá hủy kim loại do tác dụng của các chất trong môi trường. Ăn mòn kim loại có 2 dạng chính: ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa.
- 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.
Cụ thể về cách phân biệt ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học được thể hiện qua bảng dưới đây:
Một số dạng bài tập ăn mòn điện hóa
Bài 1: Tại sao sao khi nối một sợi dây điện bằng đồng với một sợi dây điện bằng nhôm thì chỗ nối mau trở nên kém tiếp xúc?
Lời giải:
Khi đồng và nhôm tiếp xúc trực tiếp nhau 1 thời gian thì tại điểm tiếp xúc ấy xảy ra hiện tượng “ăn mòn điện hoá”. Hiện tượng này làm phát sinh một chất có điện trở lớn, làm giảm dòng điện đi qua dây.
Bài 2: Có những cặp kim loại sau đây tiếp xúc với nhau và cùng tiếp xúc với dung dịch điện li. Cho biết kim loại nào trong mỗi cặp sẽ bị ăn mòn điện hoá học.
- Al – Fe
- Cu – Fe
- Fe – Sn
Lời giải:
- Al (điện cực âm) bị ăn mòn, Fe (điện cực dương) không bị ăn mòn
- Fe (điện cực âm) bị ăn mòn, Cu (điện cực dương) không bị ăn mòn.
- Fe (điện cực âm) bị ăn mòn, Sn (điện cực dương) không bị ăn mòn.
Bài 3: Ngâm 9g hợp kim Cu – Zn trong dung dịch axit HCl dư thu được 896 ml khí (H_{2}) (đktc). Hãy xác định thành phần phần trăm khối lượng của hợp kim.
Lời giải:
(Zn + 2H^{+} rightarrow Zn^{2+} + H_{2})
(n_{Zn} = n_{H_{2}} = frac{0,896}{22,4} = 0,04, (mol))
(Rightarrow m_{Zn} = 0,04.65 = 2,6 (g))
(Rightarrow) %(m_{Zn} = frac{2,6}{9}.100 =28,89)%
%(m_{Cu} = 71,11)%
Như vậy, bài viết trên đây của DINHNGHIA.COM.VN đã giúp bạn tổng hợp kiến thức về chủ đề ăn mòn điện hóa là gì. Nếu có bất cứ thắc mắc cũng như bổ sung cho bài viết, mời bạn để lại nhận xét bên dưới về chủ đề ăn mòn điện hóa là gì nhé! Chúc bạn luôn học tốt!
Xem chị tiết qua video với thầy Trần Hoàng Phi:
Tu khoa lien quan:
- máy ăn mòn điện hóa
- ăn mòn điện hóa xảy ra
- trong ăn mòn điện hóa xảy ra
- số trường hợp ăn mòn điện hóa
- hiện tượng ăn mòn điện hóa là gì
- trong quá trình ăn mòn điện hóa học xảy ra
