وبلاگ

اصول الکتروشیمی و خوردگی

اصول الکتروشیمی و خوردگی

خوردگی اثرمخرب محیط اطراف برروی فلز بوده و متداول ترین پدیده الکتروشیمی در زندگی روزمره است. مثال های متداول خوردگی شامل زنگ زدن آهن و فولاد،تیره شدن نقره و مس،تاول زدن وبادکردن پوشش کروم و رنگ بدنه اتومبیل ها،خارج شدن آب حاوی زنگ آهن از شیر های آب ورویدادهای مشابهی همچون گیرکردن پیچ و مهره ها است.خوردگی،موضوع مهمی در صنعت است زیرا می تواند باعث ضعف درقطعات وسازه های فلزی،ازکارافتادگی ماشین آلات وآلودگی محلول های فرایند گردد.

پیش از هرگونه بررسی نحوه حفاظت و جلوگیری ازخوردگی،بهتر است اصول اولیه آن بررسی شود.

عموما،فلزات به صورت سنگ های معدن اکسیدی وسولفیدی درطبیعت یافت شده و دراین حالت،درجه اکسیداسیون آنها نسبت به فلز آزاد بیشتر است.استخراج فلز از سنگ معدن شامل احیاء شکل اکسیدی آن به فلزآزاد است که باعث افزایش انرژی آزاد داخلی ماده می شود.بنابراین فلزسعی می نماید با اکسید شدن مجدد،انرژی اضافی خودرا از طریق دادن الکترون ها از دست بدهد.این تمایل به اکسید شدن فلز،نیروی محرکه لازم برای وقوع خوردگی بوده و تقریبا درتمام فلزات بجز فلزات بسیارنجیب مانند طلا و پلاتین وجود دارد.

پیل های گالوانیک

پیل گالوانیک ازدو الکترود و یک الکترولیت تشکیل شده که عبور جریان الکتریکی درداخل آن منجر به انجام واکنش شیمیایی می گردد.الکترولیت یا محلول الکترولیتی محلولی حاوی یون ها می باشد که دارای قابلیت انتقال الکتریسیته است.الکترود نیز یک هادی فلزی (یاغیرفلزی)است که واکنش های الکتروشیمیایی در آن رخ می دهد.

پیل دانیل،نمونه ای از یک پیل گالوانیک است که الکترود منفی آن میله ای ازجنس روی است که درمرکز پیل درداخل محلول سولفات روی قرار دارد و الکترود مثبت آن ظرف مسی پیل است.

درفرایندهای خوردگی،مشابه با پیل های گالوانیک،واکنش آندی واکنش اکسید شدن شدن فلز است.
درمحلول اسیدی،متداول ترین واکنش کاتدی عبارت از احیاء یون های هیدروژن به گازهیدروژن می  باشد.چنانچه فرو بردن روی در محلول اسید سولفوریک منجر به حل شدن روی به صورت یون هایZn2+  وآزاد شدن گاز هیدروژن می شود.
درمحلول های خنثی یا قلیایی،غلظت یون هیدروژن بسیار کم است،در نتیجه تصاعد هیدروژن انجام نمی پذیرد.

درهرفرایند خوردگی،هردو واکنش می تواند به طورهمزمان رخ دهد،ولی هرکدام سرعت متفاوتی دارند.واکنش کاتدی معمولا درسطح فلز درحال خورده شدن و البته در نواحی دیگری به غیر از مواضع  واکنش آندی،اتفاق می افتد.مواضع آندی و کاتدی بطورنامنظم برروی سطح فلزحرکت کرده ودرنتیجه

فلزبه صورت یکنواخت خورده می شود ویا گاهی ممکن است بصورت موضعی عمل نموده و باعث ایجاد حفره در فلز گردند.

دریک پیل خوردگی،واکنش آندی تقریبا همیشه عبارت ازحل شدن فلز وتشکبل یون ویا تولید محصول جامد اکسیدی است.درحالی که واکنش های کاتدی متعدد بوده وشرایط محیطی و ملاحظات سینتیکی ازعوامل تعیین کننده نوع واکنش می باشد.

قوانین الکتروشیمی

خوردگی،یک فرایند الکتروشیمیایی بوده و درنتیجه قوانین الکتروشیمی برواکنش های آن حاکم است.مهم ترین رابطه درالکتروشیمی عبارت است ازمیزان فعل وانفعال انجام شده دراثر عبور مقدار مشخصی ازجریان الکتریکی،که به وسیله قوانین فاراده بیان می شود:

1) میزان واکنش شیمیایی انجام شده در اثر عبورجریان الکتریکی متناسب با مقدار جریان عبوری است.

2) مقادیر مواد مختلف شرکت کننده در یک واکنش،که در اثر عبورجریان یکسانی انجام می شود،متناسب با وزن های هم ارز شیمیایی آن مواد است.

درالکتروشیمی مرسوم است که به جای غلظت یون در محلول،اکتیویته ذکرشود.زیرا افزایش مولاریته محلول باعث افزایش واکنش الکتریکی بین یونها گردیده و در نتیجه غلطت یونی موثر کاهش می یابد.دراثراین واکنشها،پتانسیل الکترود در محلول های مولاریته بالا (یعنی مساوی یا بیشتر از1/0 مولار) با مقدار پتانسیل محاسبه شده ازطریق معادله  نرنست مطابقت نداشته و تصحیح آن ضروری است،یعنی باید اکتیویته یونی در محلول را در نظر گرفت.

وقتی دو نیمه پیل به هم متصل می شوند،آنکه اکتیویته (غلظت)کاتیون های آن بیشتراست کاتد و دیگری آند خواهد شد.بنابراین غلطت محلول دو نیمه پیل مساوی خواهد شد.

اصول الکتروشیمی وخوردگی-فرهان گستر-PDF

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.