Elektrokimyada Korozyon
Korozyon, demir veya bakır gibi metaller ve bunların ilgili alaşımları, çelik ve pirinç üzerindeki pas veya kararmaya neden olan bir elektrokimyasal işlemdir.
Demir korozyonu
Demir pasının oluşması için metalin oksijen ve suyla temas etmesi gerekir, ancak bu işlem için kimyasal reaksiyonlar nispeten karmaşıktır ve hepsi tam olarak anlaşılamamıştır. Sebeplerin aşağıdaki olduğuna inanılmaktadır: Elektron transferi (indirgeme-oksidasyon)
Metalin yüzeyindeki bir alan, oksidasyonun (korozyonun) meydana geldiği anot olarak işlev görür. Anotta metal elektronlardan vazgeçer.
-
- Fe (s) → Fe 2+ (aq) + 2 e –
- Su atmosfer içine geçirilir. Elektronlar aktarılır ve katot üzerinde oksijeni azaltan demir başka bir bölgeye yerleştirilir.
- O 2 (g) + 4H + (sulu) + 4e – → 2H 2 O (I)
- Süreç içinde küresel tepki:
- 2Fe (ler) + O 2 (g) + 4H + (sulu) 2 → Fe + 2 (sulu) + 2H 2 O (I)
- Demir paslanması için standart emf:
- E ° = E ° (katot) – E ° (anot)
- E ° = 1,23V – (−0,44 V) = 1,67 V
Demir korozyonu asit ortamında gerçekleşir; H + iyonları atmosferdeki karbondioksit ile su arasındaki reaksiyondan gelir ve karbonik asit oluşturur . Fe 2+ iyonları bu denklemi takiben oksitlenir:
Demir (III) oksit hidrat pas olarak bilinir. Demir oksit ile ilişkili suyun konsantrasyonu değişir, bu nedenle kimyasal formül . Elektronların ve iyonların geçişi meydana geldiğinde bir elektrik devresi oluşur, bu nedenle bir elektrolit varsa, oksidasyonu kolaylaştırarak tuzlu suda paslanmanın neden daha hızlı olduğunu açıklar.
Ortak metallerin korozyonu
Madeni para metaller, bakır ve gümüş gibi, yavaş yavaş kullanımı yoluyla korozyona uğrar. Bir patina -yeşil mavi bakır karbonat yüzeyindeki formları havadaki su ve karbondioksite maruz kalır. Yumurta gibi yüksek kükürtlü yiyeceklere veya havadaki düşük kükürt türlerine maruz kalan gümüş paralar veya çatal bıçak takımları siyah bir gümüş sülfür tabakası geliştirir.
Altın ve platinin normal şartlarda oksitlenmesi son derece zordur ve aqua regia gibi güçlü bir kimyasal oksitleyici maddeye maruz kalmayı gerektirir.
Bazı yaygın metaller havada çok hızlı oksitlenir. Titanyum ve alüminyum havadaki oksijene temas ettiğinde hemen oksitlenir. Bu metaller, yüzeyde, alttaki metalle bağlanan son derece ince oksitlenmiş bir metal tabakası oluşturur. Bu ince oksit tabakası, metalin altta yatan tabakalarını havadan korur, tüm metalin oksitlenmesini önler. Bu metaller korozyon direncinin önemli olduğu uygulamalarda kullanılır. Demir, aksine, hava ve suda oluşan, pas adı verilen, demirle bağlanmayan ve dolayısıyla demirin daha fazla oksidasyonunu durdurmayan bir okside sahiptir. Böylece havaya maruz kalan demir ve su, demirin tamamı oksitlenene kadar paslanmaya devam edecektir.
Korozyonun önlenmesi
Bir metali anodik hale getirmekten kurtarma girişimleri iki genel tiptedir. Anodik bölgeler, metalin yapısal bütünlüğünü çözer ve yok eder.
Anot / katot oluşumunu önlemek neredeyse imkansız olsa da, iletken olmayan bir malzeme metali kaplarsa, elektrolit ile temas mümkün değildir ve korozyon meydana gelmez.
Kaplama
Metaller boya veya daha az iletken metallerle kaplanabilir ( pasifleştirme ). Bu, metal yüzeyin elektrolitlere maruz kalmasını önler. Metal alt tabakayı açığa çıkaran çizikler korozyona neden olur. Kaplamanın altındaki çizilmeye bitişik bölge, reaksiyonun anodu olarak işlev görür.
Kurban anotlar
Yapısal bir metali korumak için yaygın olarak kullanılan bir yöntem, korunacak metalden daha anodik olan bir metali bağlamaktır. Bu, yapısal metali katodik olmaya zorlar, böylece korozyondan kurtulur. Buna “kurban” denir çünkü anot çözülür ve periyodik olarak değiştirilmesi gerekir.
Çinko çubukları, gemi gövdesini katodik hale getirmek için çelik gemi gövdeleri üzerindeki çeşitli yerlere bağlanır. Çinko çubuklar periyodik olarak değiştirilir. Magnezyum gibi diğer metaller çok iyi çalışır, ancak çinko en ucuz faydalı metaldir.
Korozyonun boruya düzgün dağılmış bir şekilde etkilemesinin garanti
olmaması nedeniyle bu yöntem ekonomik ve garantili olmayabilir.
