Luyện tập Sự ăn mòn kim loại

Trên cửa của các đập nước bằng thép (là hợp kim của Fe và C) thường gắn thêm Zn mỏng làm kim loại hi sinh để bảo vệ sắt.

Vì Zn có tính khử mạnh hơn Fe và có tốc độ ăn mòn chậm

Tấm thép được bảo vệ bằng phương pháp điện hóa

 Vai trò của magie: (1), (3), (5). 

Anot (-): xảy ra quá trình oxi hóa magie.

Mg → Zn²⁺ +2e

Catot (+): xảy ra quá trình khử oxi.

O₂ + H₂O +4e → 4OH^-

Điều kiện xảy ra ăn mòn điện hóa là:

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

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

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

Như vậy các thí nghiệm xảy ra ăn mòn điện hóa: (2), (4).

Thí nghiệm (2): hai điện cực Fe và Cu tiếp xúc trực tiếp với nhau và cùng tiếp xúc với môi trường chất điện li (dung dịch Cu(NO₃)₂).

Thí nghiệm (4): hai điện cực Ni và Fe tiếp xúc trực tiếp với nhau và cùng tiếp xúc với môi trường chất điện li (không khí ẩm).

Các thí nghiệm (1), (3), (5), (6) xảy ra ăn mòn hóa học.

Để bảo vệ vỏ tàu biển làm bằng thép người ta thường gắn vào phần vỏ tàu (Phần ngâm dưới nước) những tấm kim loại bằng Zn, vì:

Zn có tính khử mạnh hơn Fe, Zn sẽ bị ăn mòn thay cho Fe (phương pháp điện hóa).

 Các phát biểu đúng là (1); (2).

• Các kim loại tinh khiết vẫn bị ăn mòn hóa học.
• Ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa là hai dạng ăn mòn hoàn toàn khác nhau.

 Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường

Kim loại bị oxi hóa thành các ion dương.

Vật được xem là hợp kim Zn– Fe trong môi trường không khí ẩm (hơi nước có hòa tan oxi) đã xảy ra quá trình ăn mòn điện hóa, Zn là kim loại hoạt động hơn sẽ bị oxi hóa (bị ăn mòn).

Tại anot () xảy ra quá trình:

Zn → Zn²⁺ + 2e.

Tại catot (+) xảy ra quá trình:

2H₂O + O₂ + 4e → 4OH^-.

Natri là kim loại hoạt động hóa học rất mạnh nên rất dễ phản ứng với nước ở nhiệt độ thường, đặc biệt vào những ngày thời tiết ẩm ướt, sẽ rất dễ xảy ra phản ứng hóa học, nên việc bảo quản natri trong dầu hỏa sẽ giúp tránh được các tình trạng trên. 

Do Fe có tính khử lớn hơn Sn, đủ điểu kiện để xảy ra ăn mòn điện hóa nên Fe sẽ bị ăn mòn điện hóa.

Các quá trình xảy ra như sau :

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Cu sinh ra bám vào thanh sắt và hình thành 2 điện cực cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li.

Khi đó xảy ra ăn mòn điện hóa tốc độ thoát khí tăng.

Kim loại có tính khử mạnh hơn bị ăn mòn trước mà Zn đứng trước Fe và Cu trong dãy điện hóa kim loại nên:

Pin điện mà Zn bị ăn mòn trước là (2) và (3).

 Ở nhiệt độ thường nitơ khá trơ về mặt hóa học nên không gây ra sự ăn mòn.

 Do Cu và Fe tạo thành 1 cặp pin điện hóa, trong đó Fe là cực âm bị ăn mòn, Cu là cực dương.

(a) Ăn mòn điện hóa: Cặp điện cực Mg-Fe tiếp xúc trực tiếp với nhau và cùng tiếp xúc với dung dịch điện li.

     Ăn mòn hóa học:

Mg + 2FeCl₃ → 2FeCl₂ + MgCl₂

Mg + FeCl₂ → MgCl₂ + Fe

(b) Ăn mòn điện hóa: Cặp điện cực Al-Cu tiếp xúc gián tiếp với nhau qua dây dẫn và cùng tiếp xúc với dung dịch điện li.

     Ăn mòn hóa học: 2Al + 3H₂SO ₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

(c) Ăn mòn điện hóa: Cặp điện cực Zn-Cu tiếp xúc trực tiếp với nhau và cùng tiếp xúc với dung dịch điện li.

     Ăn mòn hóa học:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu

(d) Ăn mòn điện hóa: Cặp điện cực Fe-C tiếp xúc trực tiếp với nhau và cùng tiếp xúc với dung dịch điện li (không khí ẩm).

      Ăn mòn hóa học: Miếng gang bị các chất trong không khí oxi hóa trực tiếp.

 Zn hoạt động hóa học mạnh hơn đóng vai trò anot (cực âm) và bị oxi hóa. 

 Ở điều kiện thường, nhôm phản ứng với oxi tạo thành lớp Al₂O₃ mỏng, bền vững. Lớp oxit này bảo vệ các đồ vật bằng nhôm, không cho nhôm tác dụng với oxi trong không khí và nước.