Bài 20: Sự ăn mòn kim loại

I. KHÁI NIỆM

Sự ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường xung quanh. Đó là một quá trình hoá học hoặc quá trình điện hoá trong đó kim loại bị oxi hoá thành ion dương.

M  ➜  Mⁿ⁺   +   ne

II. CÁC DẠNG ĂN MÒN KIM LOẠI

Có hai dạng ăn mòn kim loại là ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá học.

1. Ăn mòn hoá học

Ăn mòn hoá học là quá trình oxi hoá - khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường.

Ví dụ: Cổng sắt, đinh sắt để ngoài không khí bị gỉ.

3Fe   +   O₂  ➜   Fe₃O₄

3Fe   +    4H₂O   ➜   Fe₃O₄   +   H₂

2. Ăn mòn điện hóa

a. Khái niệm

Ăn mòn điện hoá học là quá trình oxi hoá - 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.

Ví dụ: Nhúng thanh kẽm và thanh đồng không tiếp xúc nhau vào dung dịch H₂SO₄ loãng, nối 2 thanh với nhau bằng dây dẫn cho đi qua một điện kế. 

Hiện tượng: Khi chưa nối dây dẫn, thanh Zn bị hòa tan và bọt khí hidro thoát ra ở bề mặt hanh Zn.

Khi nối dây dẫn, thanh Zn bị ăn mòn nhanh chóng trong dung dịch điện li, kim điện kế quay, bọt H₂ thoát ra ở cả thanh Cu.

Giải thích:

Khi chưa nối dây dẫn, Zn bị ăn mòn hóa học.

Zn   +  2H⁺  ➜  Zn²⁺  +  H₂

Khi nối dây dẫn:

• Zn đóng vai trò là cực âm (anot): Zn bị ăn mòn theo phản ứng:

Zn   ➜  Zn²⁺  +  2e

​Các electron theo dây dẫn di chuyển sang thanh Cu.

• Cu đóng vai trò là cực dương (catot): ion H⁺ của dung dịch axit nhận electron tạo thành khí H₂ thoát ra.

​2H⁺   +  2e  ➜  H₂

Trong quá trình ăn mòn điện hóa:

• Nếu hai điện cực là kim loại thì kim loại có tính khử mạnh sẽ đóng vai trò là cực âm (anot) và bị ăn mòn.
• Nếu hai điện cực là kim loại và phi kim thì kim loại sẽ đóng vai trò là cực âm (anot) và bị ăn mòn.

b. Điều kiện xảy ra sự ăn mòn điện hóa

• 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 diện li.

Thiếu một trong ba điều kiện trên sẽ không xảy ra sự ăn mòn điện hoá học.

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

III. CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI

Có 2 phương pháp chống ăn mòn và bảo vệ kim loại

1. Phương pháp bảo vệ bề mặt

Dùng những chất bền vững đối với mổi 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 đổ vật bằng sắt thường được mạ niken hay crom.

2. Phương pháp điện hóa

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

Ví dụ để bảo vệ vỏ tàu biển làm bằng thép, người ta gán vào mặt ngoài của vỏ tàu (phần chìm dưới nước) những khối kẽm. Kết quả là kẽm bị nước biên ăn mòn thay cho thép.

Trong quá trình học tập, nếu có bất kỳ thắc mắc nào, các em hãy để lại câu hỏi ở mục hỏi đáp để cùng thảo luận và trả lời nhé. Chúc các em học tốt!