Bài 20. Sự ăn mòn của kim loại

BÀI 23: SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI
Nhóm 4 – Lớp 12A3


I.

Khái niệm

Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của
các chất trong môi trường
Bản chất: là quá trình oxi hóa khử, trong đó kim loại bị oxi hóa thành
các ion dương
M  Mn+ + ne


II.

Phân loại

Dựa vào chỉ số ăn mòn, chia kim loại thành các nhóm


II. Phân loại

Căn cứ vào môi trường và cơ chế của sự ăn mòn kim loại, người ta
phân thành hai dạng chính:
Ăn mòn hóa học
Ăn mòn điện hóa học




1.

Ăn mòn hóa học

Là quá trình oxi hóa khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực
tiếp đến các chất môi trường.

3Fe + 4H2O  Fe3O4 + 4H2
3Fe + 2O2  Fe3O4
2Fe + 3Cl2  FeCl3


1.

Ăn mòn hóa học

Thường 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
nhanh



2. Ăn mòn điện hóa học

Là loại ăn mòn kim loại phổ biến và nghiêm trọng nhất trong tự nhiên

a)

Khái niệm

Là 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 dương


a)

Khái niệm

Thí nghiệm:

Hiện tượng:

-

Khi chưa nối dây, lá Zn bị hòa tan và bọt
khí thoát ra ở bề mặt lá Zn

-

Khi nối dây, lá Zn tan nhanh chóng, bọt
khí thoát ra liên tục, kim vôn kế bị lệch


a)

Khái niệm

Giải thích:
- Khi chưa nối dây dẫn, kẽm bị ăn mòn hóa học do phản ứng oxi hóa kẽm bởi ion
H+ trong dung dịch axit
Zn + 2H+  Zn2+ + H2
Bọt khí H2 sinh ra trên bề mặt lá Zn

−

Khi 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 H2

−

2H+ + 2e  H2
Zn bị ăn mòn điện hóa đồng thời với sự tạo thành dòng điện

 Ăn mòn điện hóa học


b)

Điều kiện xảy ra ăn mòn điện hóa học



Điều kiện 1: các điện cực có bản chất khác nhau

•
•
•



Cặp hai kim loại khác nhau
Cặp kim loại – phi kim
Cặp kim loại – hợp chất hóa học
Điều kiện 2: các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây dẫn
Điều 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 học


c)


Bản chất của ăn mòn điện hóa

Ăn 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 dương

o

Cực âm (anot): quá trình oxi hóa, kim loại mạnh hơn nhường electron: M
 Mn+ + ne

o

Cực dương (catot): quá trình khử, ion H+ hoặc O2 nhận electron

•
•

Nếu môi trường là dd axit: 2H+ + 2e  H2
Nếu môi trường là không khí ẩm có hòa tan oxi:
O2 + 2H2O + 4e  4OH-


d)

Ăn mòn điện hóa hợp kim của sắt (gang
thép) trong không khí ẩm

o Gang, 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.

o Hơi nước và không khí ẩm có hòa tan:
•

+
CO2 (môi trường axit): CO2 + HOH ↔ HCO3 + H

•

O2 (môi trường trung tính): O2 + H2O

d)

Ăn mòn điện hóa hợp kim của sắt (gang
thép) trong không khí ẩm

O2 + 2H2O + 4e  4OH

Lớp dd chất điện li

Fe

C

2+

Fe
−

+
e

Vật bằng gang, thép

•
•

2+
Ở cực âm xảy ra sự2Fe
oxi +
hóa:

nHFe
3/2O+
Fe2O3.nH2O
2O+Fe
2 2e
Ở cực dương xảy ra sự khử:

gỉ sắt

•

Môi trường trung tính: O2 + 2H2O + 4e  4OH

•

+
Môi trường axit: O2 + 4H + 4e  2H2O


III.

Chống ăn mòn kim loại

Theo số liệu thống kê, cứ 1s qua đi, khoảng 2 tấn thép toàn cầu bị biến thành rỉ
Khối lượng kim loại trung bình hằng năm trên thế giới bằng 20-25% khối lượng
kim loại được sản xuất
Có nhiều phương pháp bảo vệ kim loại. Phổ biến là phương pháp bảo vệ bề mặt
và bảo vệ điện hóa

1.

Phương pháp bảo vệ bề mặt

Mạ kim loại

Là phương pháp phủ lên bề mặt kim loại một lớp sơn, dầu mỡ, chất dẻo hoặc
tráng, mạ bằng một kim loại khác.



2.

Phương pháp điện hóa

Là 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.



Cảm ơn cô và các bạn đã lắng
nghe