Bài 22: Sự ăn mòn kim loại

1. Kiến thức trọng tâm

Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại do tác dụng hoá học của môi trường. Có hai loại ăn mòn chính. Ăn mòn hoá học xảy ra khi kim loại phản ứng trực tiếp với các chất trong môi trường, ví dụ sắt bị oxi hoá trong không khí khô: $4Fe + 3O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3$. Ăn mòn điện hoá xảy ra khi kim loại tiếp xúc với dung dịch chất điện li và tạo thành pin điện hoá, kim loại hoạt động mạnh hơn đóng vai trò anot và bị ăn mòn. Ví dụ, một tấm tôn sắt bị trầy xước, phần sắt tiếp xúc với kẽm và dung dịch điện li sẽ bị ăn mòn nhanh hơn.

Tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào bản chất kim loại, nhiệt độ, độ ẩm và thành phần môi trường. Môi trường axit, kiềm, nước biển và không khí ẩm làm tăng tốc độ ăn mòn. Ăn mòn kim loại gây thiệt hại kinh tế rất lớn: làm hỏng máy móc, công trình, đường ống, tàu thuyền.

Để chống ăn mòn, người ta dùng nhiều biện pháp: phủ lớp bảo vệ như sơn, dầu mỡ, mạ kẽm, mạ crom; dùng hợp kim chống ăn mòn như thép không gỉ; dùng phương pháp điện hoá như nối kim loại cần bảo vệ với kim loại hoạt động mạnh hơn (anot hi sinh), ví dụ nối vỏ tàu biển với tấm kẽm; hoặc dùng chất ức chế ăn mòn. Việc lựa chọn biện pháp phù hợp giúp kéo dài tuổi thọ của vật liệu và giảm chi phí sửa chữa.

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ. Vì sao khi đinh sắt tiếp xúc với đồng trong không khí ẩm, đinh sắt bị gỉ nhanh hơn khi để riêng?

Lời giải. Khi sắt tiếp xúc với đồng trong không khí ẩm, hình thành pin điện hoá: sắt là anot, đồng là catot. Tại anot, sắt bị oxi hoá: $Fe \rightarrow Fe^{2+} + 2e$. Các electron di chuyển sang đồng, tại đó oxi bị khử. Do đó sắt bị ăn mòn nhanh hơn so với khi để riêng, chỉ chịu ăn mòn hoá học.

3. Ghi nhớ

• Ăn mòn kim loại: ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá.
• Ăn mòn điện hoá: kim loại hoạt động mạnh hơn là anot, bị ăn mòn.
• Biện pháp chống ăn mòn: phủ bảo vệ, dùng hợp kim, bảo vệ điện hoá.