Bài giảng Bài 23: Sự ăn mòn kim loại (tiếp)

BÀI 23: SỰ ĂN MÒN KIM LOẠINhóm 4 – Lớp 12A3Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trườngBản chất: là quá trình oxi hóa khử, trong đó kim loại bị oxi hóa thành các ion dươngM  Mn+ + neKhái niệmPhân loạiDựa vào chỉ số ăn mòn, chia kim loại thành các nhómCăn cứ vào môi trường và cơ chế của sự ăn mòn kim loại, người ta phân thành hai dạng chính:Ăn mòn hóa họcĂn mòn điện hóa họcII.	Phân loạiLà quá trình oxi hóa khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất môi trường.3Fe + 4H2O  Fe3O4 + 4H23Fe + 2O2  Fe3O4 2Fe + 3Cl2  FeCl3Ăn mòn hóa họcThường xảy ra ở những bộ phận của thiết bị lò đốt hoặc những thiết bị thường xuyên tiếp xúc vơi hơi nước, oxi, clo,Đặc điểm: không phát sinh dòng điện, nhiệt độ càng cao thì ăn mòn càng nhanhĂn mòn hóa họcLà loại ăn mòn kim loại phổ biến và nghiêm trọng nhất trong tự nhiên2.	Ăn mòn điện hóa họcLà quá trình oxi hóa khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dung dich chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dươngKhái niệmThí nghiệm: Khái niệmHiện tượng:Khi chưa nối dây, lá Zn bị hòa tan và bọt khí thoát ra ở bề mặt lá ZnKhi nối dây, lá Zn tan nhanh chóng, bọt khí thoát ra liên tục, kim vôn kế bị lệchGiải thích:- Khi chưa nối dây dẫn, kẽm bị ăn mòn hóa học do phản ứng oxi hóa kẽm bởi ion H+ trong dung dịch axitZn + 2H+  Zn2+ + H2Bọt khí H2 sinh ra trên bề mặt lá ZnKhi nối dây dẫn, một pin điện được hình thành (pin Vônta). Các electron di chuyển từ lá Zn sang lá Cu tạo ra dòng điện một chiều. Các ion H+ di chuyển về lá Cu nhận electron, bị khử thành H22H+ + 2e  H2Zn bị ăn mòn điện hóa đồng thời với sự tạo thành dòng điện Ăn mòn điện hóa họcKhái niệmĐiều kiện 1: các điện cực có bản chất khác nhauCặp hai kim loại khác nhauCặp kim loại – phi kimCặp kim loại – hợp chất hóa họcĐiều kiện 2: các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây dẫnĐiều kiện 3: các điện cực cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li Đủ 3 điều kiện trên mới xảy ra ăn mòn hóa họcĐiều kiện xảy ra ăn mòn điện hóa họcĂn mòn điện hóa gồm 1 quá trình oxi hóa tại cực âm và 1 quá trình khử tại cực dương, trong đó electron được chuyển từ cực âm sang cực dươngCực âm (anot): quá trình oxi hóa, kim loại mạnh hơn nhường electron: M  Mn+ + neCực dương (catot): quá trình khử, ion H+ hoặc O2 nhận electronNếu môi trường là dd axit: 2H+ + 2e  H2Nếu môi trường là không khí ẩm có hòa tan oxi:O2 + 2H2O + 4e  4OH-Bản chất của ăn mòn điện hóaGang, thép là hợp kim Fe-C và 1 số nguyên tố khác. Không khí ẩm có hòa tan khí CO2, O2 tạo ra lớp dd 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.Hơi nước và không khí ẩm có hòa tan:CO2 (môi trường axit): CO2 + HOH  HCO3- + H+O2 (môi trường trung tính): O2 + H2OĂn mòn điện hóa hợp kim của sắt (gang thép) trong không khí ẩmỞ cực âm xảy ra sự oxi hóa: Fe  Fe2+ + 2eỞ cực dương xảy ra sự khử:Môi trường trung tính: O2 + 2H2O + 4e  4OH-Môi trường axit: O2 + 4H+ + 4e  2H2OĂn mòn điện hóa hợp kim của sắt (gang thép) trong không khí ẩmCFe+Vật bằng gang, thépLớp dd chất điện liO2 + 2H2O + 4e  4OH-Fe2+e2Fe + nH2O + 3/2O2  Fe2O3.nH2O	gỉ sắtChống ăn mòn kim loạiTheo số liệu thống kê, cứ 1s qua đi, khoảng 2 tấn thép toàn cầu bị biến thành rỉKhối lượng kim loại trung bình hằng năm trên thế giới bằng 20-25% khối lượng kim loại được sản xuấtCó nhiều phương pháp bảo vệ kim loại. Phổ biến là phương pháp bảo vệ bề mặt và bảo vệ điện hóaLà phương pháp phủ lên bề mặt kim loại một lớp sơn, dầu mỡ, chất dẻo hoặc tráng, mạ bằng một kim loại khác.Phương pháp bảo vệ bề mặtMạ kim loạiLà dùng một kim loại có tính khử mạnh hơn làm “vật hi sinh” để bảo vệ vật liệu kim loại.Ví dụ: bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép người ta gắn các lá kẽm ở phía ngoài vỏ tàu ở phần chìm trong nước biển. Zn là “vật hi sinh”, vỏ tàu được bảo vệ.Phương pháp điện hóaCảm ơn cô và các bạn đã lắng nghe