Ăn mòn điện hóa là gì? Cẩm nang giải đáp về ăn mòn điện hóa

Trong cuộc sống hiện nay, các vật dụng, nhất là những trang thiết bị bằng kim loại bị gỉ sét đã không còn xa lạ với nhiều người. Đây là hiện tượng ăn mòn điện hóa. Vậy tại sao lại xảy ra tình trạng này? Cơ chế của quá trình ra sao? Hãy cùng ReviewAZ tìm hiểu về vấn đề này trong bài viết dưới đây để có cái nhìn tổng quan, áp dụng hiệu quả những biện pháp chống ăn mòn điện hóa.

Ăn mòn điện hóa là gì?

Theo lý giải của các chuyên gia, hiện tượng vật dụng bị gỉ sét sau một thời gian để ngoài trời, gặp nước mưa được gọi là ăn mòn điện hóa. Hiện tượng này xảy ra trong điều kiện hợp kim tiếp xúc với dung dịch chất điện li. Kết quả tạo nên dòng điện khiến kim loại bị phá hủy. Ăn mòn điện hóa được xem là hiện tượng ăn mòn kim loại thường gặp nhất trong cuộc sống và để lại hậu quả nghiêm trọng nhất.

Một số vật dụng thường xuyên xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa có thể kể đến như:

• Cửa sắt tiếp xúc nhiều với không khí ẩm, gặp trời mưa
• Ống dẫn kim loại bị chôn dưới lòng đất.
• Phần vỏ tàu thủy ngập trong nước trong thời gian dài.

Có thể bạn quan tâm: Cấp số nhân là gì? Định nghĩa, công thức và bài tập ứng dụng

Một số thắc mắc về ăn mòn điện hóa

Để có cái nhìn tổng quan hơn về quá trình ăn mòn điện hóa, phân biệt chúng với những hiện tượng ăn mòn khác, hãy cùng chúng tôi giải đáp một số thắc mắc về từ khóa này.

Bản chất của quá trình ăn mòn điện hóa là gì?

Trước hết, bản chất hóa học của quá trình ăn mòn điện hóa là gì? Theo lý giải từ các chuyên gia, bản chất sâu xa của tình trạng này là xảy ra phản ứng oxi hóa khử tại bề mặt của điện cực. Cụ thể, quá trình oxi hóa kim loại diễn ra ở cực âm của điện cực. Trong khi đó quá trình khử các ion, đối với trường hợp dung dịch điện ly là axit xảy ra ở cực dương của điện cực.

Kết quả của quá trình là tạo ra dòng electron dịch chuyển vị trí từ cực âm sang cực dương. Chúng có khả năng khiến cho kim loại bị ăn mòn. Phương trình hóa học mô phỏng hiện tượng này như sau:

• Trong trường hợp chất điện li có tính chất axit: 2H+ - 2e = H2
• Trong trường hợp chất điện li có tính chất trung tính hoặc kiềm: 2H2O + O2 + 4e = OH-

Cơ chế xảy ra tình trạng ăn mòn điện hóa

Về cơ chế xảy ra tình trạng ăn mòn điện hóa được mô tả thông qua hệ thống phương trình hóa học, diễn biến theo từng giai đoạn. Cụ thể như sau:

• Giai đoạn 1: Quá trình Anot, hay gọi khác là quá trình oxy hóa và hòa tan kim loại. Trong giai đoạn này, ion trong kim loại có sự chuyển đổi, từ mạng lưới tinh thể vào dung dịch chất điện ly. Chúng sẽ để lại đây các điện tử thừa tương ứng.

Phương trình mô tả: Me + nH2O = Mem+ + me (Trong đó m là số hóa trị của kim loại xảy ra tình trạng ăn mòn, H2O là nước).

• Giai đoạn 2: Quá trình Catot hay còn gọi là quá trình khử. Trong giai đoạn này, các điện tử thừa tương ứng được tạo ra trong giai đoạn 1 bởi ion nguyên tử hay phân tử của chất điện li, tức chất khử phân cực.

Phương trình mô tả: D + me = Dme

Hiện tượng ăn mòn điện hóa sẽ dừng lại trong trường hợp quá trình Anot và Catot không xảy ra đồng thời. Khi đó, kim loại sẽ bị chuyển hóa, phân chia thành những vùng vi Anot và những vùng vi Catot ở vị trí xen kẽ nhau. Phần Anot kim loại bị hòa tan trong khi phần Catot sẽ tiến hành quá trình khử.

Trong trường hợp khác, nếu quá trình Anot và Catot cùng đồng thời xảy ra tại một thời điểm, các điện tử từ phần Anot sẽ chuyển về Catot. Và ngược lại, Cation từ Anot dịch chuyển về Catot, Anion từ Catot chuyển dời về Anot.

Có thể kết luận, quá trình ăn mòn điện hóa thường xuyên diễn ra với kim loại sắt, các vật dụng chế tác từ sắt. Hiện tượng này xảy ra từ ngoài vào trong các trang thiết bị. Sẽ dừng lại khi kim loại bị ăn mòn hết.

Ăn mòn điện hóa xảy ra trong điều kiện như thế nào?

Có 3 điều kiện cần và đủ để xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa, cụ thể như sau:

• Các điện cực có bản chất khác nhau. Minh hoạt như xảy ra ở 2 cặp kim loại, hoặc 1 kim loại - 1 phi kim,...
• Các điện cực tiếp xúc thông qua dây dẫn. Tiếp xúc trực tiếp hay gián tiếp tùy từng trường hợp.
• Các điện cực phải cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li.

Cả ba điều kiện trên phải cùng tác động và xảy ra đồng thời. Thiếu 1 điều kiện, hiện tượng ăn mòn điện hóa sẽ không xảy ra.

Ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học có khác nhau không?

Bên cạnh ăn mòn điện hóa, trong cuộc sống còn xảy ra hiện tượng ăn mòn hóa học. Nhiều người đã vội đánh đồng hai khái niệm này và cho rằng chúng giống nhau. Tuy nhiên, về mặt bản chất, ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học là hai hiện tượng hoàn toàn tách biệt. Chúng tôi sẽ tiến hành so sánh hai khái niệm này trong bảng dưới đây dựa trên các tiêu chí:

Tiêu chí	Ăn mòn điện hóa	Ăn mòn hóa học
Định nghĩa	Là hiện tượng kim loại bị phá hủy nếu hợp kim tiếp xúc với những dung dịch chất điện li. Kết quả tạo nên dòng điện.	Là quá trình oxi hóa khử. Tại đó các hạt electron của kim loại chuyển dời trực tiếp đến các chất trong môi trường.
Điều kiện	Phổ biến ở những thiết bị lò đốt. Về đặc điểm, chúng phải tiếp xúc nhiều với hơi nước và khí oxi.	Các điện cực xảy ra ăn mòn hóa học phải khác nhau, Phân biệt bằng cách kim loại có thế điện cực chuẩn lớn hơn sẽ là cực dương. Các điện cực phải tiếp xúc nhau thông qua dây dẫn bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp. Các điện cực phải tiếp xúc với dung dịch chất điện li theo các cách tương tự.
Cơ chế	Hai phản ứng mô tả cụ thể như sau: 3Fe + 4H2O  Fe3O4 + 4H2↑ 3Fe + 2O2  Fe3O4	Minh họa diễn ra giữa F3 và C, chất xúc tác có khí CO2, SO2, O2... Tinh thể Fe là cực âm, C là cực dương. Phản ứng xảy ra: Phản ứng khử ở cực dương: 2H+ + 2e → H2 ; O2 + 2H2O + 4e → 4OH- Phản ứng oxy hóa ở cực âm: Fe → Fe2+ + 2e Fe2+ bị hòa tan trong dung dịch chứa oxi. Kết quả tạo thành Fe3+. Hình thành lớp gỉ sắt chứa hợp chất Fe2O3.nH2O.
Bản chất	Là quá trình oxy hóa - khử.	Là sự ăn mòn kim loại diễn ra khi có sự tác động của dung dịch chất điện li. Kết quả tạo nên dòng điện.

Có thể bạn quan tâm: Thừa số là gì? Làm sao để phân tích một số thành các thừa số nguyên tố

Có những biện pháp nào chống ăn mòn điện hóa?

Để ngăn chặn sự hiện tượng ăn mòn điện hóa cũng như khiến chúng diễn ra với tốc độ chậm hơn, có 2 biện pháp cơ bản như sau:

• Bảo vệ bề mặt vật dụng, các trang thiết bị bằng cách phủ bề mặt một lớp sơn, dầu hoặc mỡ. Hạn chế tối đa để vật dụng ngoài trời, phải tiếp xúc với oxy,... Ưu tiên bảo quản ở những nơi khô ráo, thoáng mát, tránh môi trường ẩm ướt.

• Phương pháp hai là sử dụng kẽm. Đây là biện pháp phổ biến trong lĩnh vực tàu thủy, vận chuyển hàng hải,...

Trên đây là bài viết của chúng tôi với từ khóa ăn mòn điện hóa. Hy vọng rằng, thông qua những thông tin chúng tôi cung cấp, bạn đọc đã có cái nhìn toàn diện hơn về quá trình này. Từ đó, áp dụng những biện pháp ngăn chặn sự ăn mòn điện hóa một cách hiệu quả để bảo vệ các trang thiết bị của mình.

Có thể bạn quan tâm: Cách tính chu vi hình tròn và các bài tập ví dụ về tính chu vi hình tròn