Ăn mòn điện hóa là gì và những biện pháp phòng chống hiệu quả

1. Trả lời: Ăn mòn điện hóa là gì?

Trả lời: Ăn mòn điện hóa là gì?

Ăn mòn điện hóa là một hiện tượng trong lĩnh vực hóa học và vật lý, xuất hiện khi kim loại hoặc hợp kim tiếp xúc với môi trường chứa chất điện phân hoặc tham gia vào quá trình điện phân.

Quá trình này diễn ra do sự trao đổi điện tích giữa các nguyên tử hoặc phân tử kim loại với môi trường xung quanh dưới tác dụng của dòng điện. Ăn mòn điện hóa có thể gây ra sự biến đổi và hư hỏng của kim loại gốc và tạo ra các sản phẩm phụ. Trên thực tế, ăn mòn điện hóa thường xảy ra khi kim loại hoặc hợp kim tiếp xúc với môi trường axit, mặn hoặc độ ẩm cao.

2. Bản chất của ăn mòn điện hóa là gì?

Bản chất của quá trình ăn mòn điện hóa là sự kết hợp giữa quá trình oxi hóa và khử diễn ra trên bề mặt các điện cực. Trong quá trình này, các phản ứng oxy hóa và khử xảy ra đồng thời và tạo ra dòng electron di chuyển từ cực âm sang cực dương, gây ăn mòn kim loại.

Trong môi trường axit, chẳng hạn như dung dịch axit, phản ứng chính xảy ra là: 2H+ + 2e- -> H2

Trong môi trường trung tính hoặc kiềm ta có phản ứng: 2H2O + O2 + 4e- -> 4OH-

3. Điều kiện xảy ra ăn mòn điện hóa

Điều kiện xảy ra ăn mòn điện hóa

Ngoài việc tìm hiểu về ăn mòn điện hóa là gì, bạn cần nắm vững các điều kiện ăn mòn điện hóa. Để xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa phải có ba điều kiện cơ bản sau.

Các điện cực phải có bản chất khác nhau: Sự khác biệt này rất quan trọng vì nó tạo điều kiện cho các phản ứng oxy hóa và khử xảy ra ở hai điện cực khác nhau, tạo ra chuyển động của electron và dòng điện.

Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau qua dây dẫn: Điều kiện này có nghĩa là có một đường dẫn cho dòng điện tử giữa hai điện cực. Thông thường, dây này được làm bằng kim loại dẫn điện như đồng hoặc nhôm để cho phép các electron di chuyển dễ dàng từ cực âm sang cực dương.

Các điện cực phải tiếp xúc với dung dịch điện phân: Dung dịch điện phân có thể là dung dịch axit, kiềm hoặc có tính chất điện hóa khác nhau. Các ion trong dung dịch này giúp thúc đẩy quá trình ăn mòn điện hóa bằng cách tham gia vào các phản ứng oxi hóa, khử ở các điện cực.

4. Cơ chế hoạt động của quá trình ăn mòn điện hóa

Cơ chế ăn mòn điện hóa là một quá trình phức tạp nhưng có thể mô tả bằng sự tương tác giữa các phản ứng oxy hóa và khử tại các điểm khác nhau trên bề mặt kim loại.

Quá trình anode: Ở giai đoạn này, kim loại chuyển từ trạng thái rắn sang dung dịch điện phân dưới dạng ion kim loại. Khi kim loại bị oxy hóa, các electron bị tách ra khỏi mạng tinh thể kim loại, tạo thành các ion kim loại trong dung dịch điện phân.

Quá trình catốt: Các electron dư do ion nguyên tử hoặc phân tử của chất điện phân sẽ tham gia vào quá trình khử. Những electron này được cung cấp bởi quá trình oxy hóa ở phần cực dương. Đây là giai đoạn chuyển đổi các ion nguyên tử hoặc phân tử thành sản phẩm khử.

Khi hai quá trình anode và cathode xảy ra đồng thời thì quá trình ăn mòn điện hóa diễn ra liên tục. Khi áp dụng cơ chế này vào một tình huống cụ thể như ăn mòn thép, phần cực dương của thép sẽ trải qua quá trình oxy hóa và hòa tan theo phản ứng: 2Fe2+ + nH2O -> Fe2+. nH2O

Trong khi đó, ở phần catot, các ion hydro (H+) tham gia khử cực hydro: 2e- + 2(H+ .H2O) = H2 + 2H2O. Ngoài ra còn có thể có sự tham gia của ion oxy (O2) hoặc Fe3+ theo công thức: Fe3+ + 1e- = Fe2+

Các tinh thể thép bị oxy hóa từ ngoài vào trong, quá trình ăn mòn điện hóa tiếp tục diễn ra cho đến khi kim loại bị ăn mòn hoàn toàn.

5. Phân biệt ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học

Phân biệt ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học

Việc phân biệt hai khái niệm này không quá phức tạp, cụ thể như sau.

Xét cơ chế chính

Quá trình ăn mòn điện hóa bao gồm sự tương tác giữa các phản ứng oxy hóa và khử tại các điểm khác nhau trên bề mặt kim loại. Nó liên quan đến chuyển động của electron và các phản ứng ở các điện cực, trong đó kim loại bị oxy hóa và hòa tan trong dung dịch điện phân.

Trong khi đó, ăn mòn hóa học xảy ra do các phản ứng hóa học không phụ thuộc vào các quá trình điện hóa, không có sự chuyển động của các electron và dòng điện.

Điều kiện xảy ra

Để xảy ra ăn mòn điện hóa, quá trình này đòi hỏi ba điều kiện cơ bản: sự khác biệt về tính chất điện hóa giữa các điện cực, chất dẫn điện tử giữa chúng và môi trường dung dịch điện phân.

Tuy nhiên, điều kiện ăn mòn hóa học đa dạng hơn và thường không yêu cầu điều kiện điện hóa cụ thể. Nó có thể xảy ra ở nhiều môi trường khác nhau, chẳng hạn như trong môi trường chất lỏng có tính axit, kiềm hoặc không điện phân.

Quá trình chuyển động của electron

Quá trình ăn mòn điện hóa bao gồm sự chuyển động của các electron và dòng điện từ cực âm sang cực dương, tạo điều kiện thuận lợi cho các phản ứng oxy hóa và khử.

Trong trường hợp ăn mòn hóa học sẽ không có dòng điện hoặc chuyển động của electron giữa các điện cực. Ở đây, sự ăn mòn xảy ra mà không cần đến sự tương tác điện tử giữa kim loại và môi trường.

6. Biện pháp hữu hiệu hạn chế quá trình ăn mòn điện hóa

Biện pháp hữu hiệu hạn chế quá trình ăn mòn điện hóa

Nội dung dưới đây sẽ cung cấp các biện pháp chống ăn mòn điện hóa hiệu quả để bạn tham khảo.

Phương pháp bảo vệ bề mặt

Bạn có thể phủ lên bề mặt kim loại một lớp bảo vệ được làm từ các vật liệu bền vững với môi trường như sơn, dầu mỡ, nhựa, men… Điều này tạo ra một lớp vật lý ngăn ngừa các tác động của môi trường. gây ăn mòn.

Thêm vào đó, kim loại hoạt động mạnh hơn có khả năng chống ăn mòn cao hơn. Ví dụ, sắt tráng thiếc tạo thành thiếc, sắt tráng kẽm trở thành tôn, sắt mạ crom hoặc niken. Điều này làm cho bề mặt kim loại có khả năng chống ăn mòn tốt hơn.

Ngoài ra, bạn nên thường xuyên lau khô bề mặt kim loại và để ở nơi khô ráo, thoáng mát để tránh tình trạng tích tụ nước, hơi ẩm, ngăn chặn quá trình ăn mòn.

Phương pháp điện hóa

Kim loại có hoạt tính mạnh hơn kim loại cần bảo vệ được dùng làm vật hy sinh để tạo thành pin điện hóa. Một ví dụ cụ thể là bảo vệ thân tàu biển làm bằng thép. Người ta gắn các khối kim loại như kẽm vào bên ngoài con tàu ngập nước.

Vì kẽm là kim loại có tính phản ứng mạnh hơn thép nên trước tiên nó sẽ ăn mòn và giữ nguyên phần thép của tàu. Khi các khối kẽm bị ăn mòn có thể dễ dàng thay thế mà không cần phải sửa chữa tàu.

Việc hiểu rõ các cơ chế và ứng dụng để bảo vệ vật liệu khỏi sự ăn mòn này là một phần quan trọng trong công tác nghiên cứu và sản xuất ở nhiều lĩnh vực khác nhau. Đông Á hy vọng những chia sẻ trên đã giúp bạn giải đáp được câu hỏi ăn mòn điện hóa là gì một cách chính xác nhất. Nếu có thắc mắc, bạn có thể liên hệ Đông Á qua website dongachem.vn hoặc hotline 0912 536446 để được giải đáp hiệu quả nhất.