ប្រតិកម្មគីមីនៅក្នុងដំណើរការច្រេះ
ការច្រេះគឺជាបាតុភូតគីមីមួយក្នុងចំណោមបាតុភូតគីមីដែលទាក់ទងយ៉ាងជិតស្និទ្ធបំផុតទៅនឹងជីវិតប្រចាំថ្ងៃ ប៉ុន្តែផលប៉ះពាល់របស់វាអាចមានភាពជ្រាលជ្រៅ។ ចាប់ពីរបងច្រេះរហូតដល់ស៊ុមយានយន្តចុះខ្សោយរហូតដល់បំពង់ឧស្សាហកម្មលេចធ្លាយ - ទាំងអស់នេះអាចចាប់ផ្តើមជាមួយនឹងដំណើរការច្រេះ។ និយាយឱ្យសាមញ្ញទៅ ការច្រេះអាចត្រូវបានយល់ថាជាការខ្សោះជីវជាតិនៃវត្ថុធាតុដើម (ជាពិសេសលោហៈ) ដោយសារតែប្រតិកម្មគីមី ឬអេឡិចត្រូគីមីជាមួយបរិស្ថាន។ ទោះបីជាត្រូវបានគេគិតយ៉ាងសាមញ្ញថាជា "ច្រែះ" ក៏ដោយ ការច្រេះពិតជាពាក់ព័ន្ធនឹងប្រតិកម្មស្មុគស្មាញជាបន្តបន្ទាប់ដែលជះឥទ្ធិពលដោយទឹក អុកស៊ីសែន អំបិល ជាតិអាស៊ីត និងភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលអគ្គិសនីនៅទូទាំងផ្ទៃលោហៈ។
ការច្រេះជាដំណើរការអេឡិចត្រូគីមី
ក្នុងករណីភាគច្រើន ការច្រេះលោហៈកើតឡើងតាមរយៈយន្តការអេឡិចត្រូគីមី មានន័យថាដំណើរការនេះពាក់ព័ន្ធនឹងលំហូរអេឡិចត្រុងដែលជាលទ្ធផលនៃការបង្កើតកោសិកាមីក្រូអេឡិចត្រូគីមីនៅលើផ្ទៃលោហៈ។ កោសិកានេះមានផ្នែកសំខាន់ៗពីរគឺ តំបន់អាណូត និងតំបន់កាតូត។ ទោះបីជាលោហៈមើលទៅដូចគ្នាក៏ដោយ ផ្ទៃរបស់វាច្រើនតែមានភាពមិនល្អឥតខ្ចោះ ភាពតានតឹងខាងក្នុង ភាពខុសគ្នានៃមីក្រូសមាសធាតុ ឬការប៉ះជាមួយលោហៈផ្សេងទៀតដែលបណ្តាលឱ្យផ្នែកមួយនៃផ្ទៃដើរតួជាអាណូត និងផ្នែកមួយទៀតជាកាតូត។
– Di anoda , logam mengalami oksidasi (melepas elektron).
– Di katoda , terjadi reaksi reduksi (menerima elektron), biasanya melibatkan oksigen atau ion hidrogen.
ម្យ៉ាងទៀត ការច្រេះអាចត្រូវបានមើលឃើញថាជា "ថ្មតូច" ដែលដំណើរការជាបន្តបន្ទាប់លើផ្ទៃលោហៈ ដរាបណាមានអេឡិចត្រូលីត (ឧទាហរណ៍ ទឹក) ជាឧបករណ៍សម្រាប់ធ្វើអ៊ីយ៉ុង។
ប្រតិកម្មមូលដ្ឋាននៃការច្រេះដែក៖ ប្រភពនៃច្រែះ
ជាតិដែក (Fe) គឺជាឧទាហរណ៍ទូទៅបំផុតនៅក្នុងការពិភាក្សាអំពីការច្រេះ ពីព្រោះវាងាយច្រេះ។ ច្រែះគឺជាល្បាយស្មុគស្មាញ ដែលភាគច្រើនជាអុកស៊ីដជាតិដែកដែលមានជាតិទឹក (ឧទាហរណ៍ Fe₂O₃·nH₂O) ប៉ុន្តែការបង្កើតរបស់វាត្រូវបានផ្តួចផ្តើមដោយជំហានប្រតិកម្មជាច្រើន។
១. ប្រតិកម្មអាណូត៖ អុកស៊ីតកម្មជាតិដែក
នៅអាណូត ជាតិដែករលាយដោយបញ្ចេញអេឡិចត្រុង៖
Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
ប្រតិកម្មនេះបណ្តាលឱ្យអ៊ីយ៉ុង Fe²⁺ បង្កើតឡើង ដែលបណ្តាលឱ្យលោហៈបាត់បង់ម៉ាសនៅចំណុចអាណូត។ នេះគឺជាការចាប់ផ្តើមនៃដំណើរការ "ច្រេះ" នៅក្នុងលោហៈ។
2. ប្រតិកម្មកាតូដិច៖ ការកាត់បន្ថយអុកស៊ីសែន
នៅក្នុងបរិស្ថានអព្យាក្រឹត ឬអាល់កាឡាំង (ដូចជាទឹកធម្មតា) ប្រតិកម្មកាតូដិចទូទៅបំផុតគឺការកាត់បន្ថយអុកស៊ីសែនរលាយ៖
O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e⁻ → 4OH⁻(aq)
អេឡិចត្រុងដែលបញ្ចេញចេញពីអាណូតហូរទៅកាន់តំបន់កាតូត ហើយត្រូវបានប្រើដើម្បីកាត់បន្ថយអុកស៊ីសែន។ វត្តមាននៃទឹក និងអុកស៊ីសែន គឺជាកត្តាសំខាន់ពីរ។
៣. ការបង្កើតសមាសធាតុកម្រិតមធ្យម៖ Fe(OH)₂
អ៊ីយ៉ុង Fe²⁺ ដែលបង្កើតឡើងនៅអាណូតនឹងមានប្រតិកម្មជាមួយអ៊ីយ៉ុង OH⁻ ពីប្រតិកម្មកាតូដដើម្បីបង្កើតជាទឹកភ្លៀង៖
Fe²⁺(aq) + 2OH⁻(aq) → Fe(OH)₂(s)
កំណកទាំងនេះមិនទាន់ជាច្រែះចុងក្រោយនៅឡើយទេ ប៉ុន្តែវាគឺជា "ផលិតផលច្រេះដំបូង" ដែលអាចផ្លាស់ប្តូរបន្ថែមទៀត។
៤. អុកស៊ីតកម្មបន្ថែមទៅ Fe(OH)₃ និងអុកស៊ីដជាតិដែកដែលមានជាតិអ៊ីដ្រាត
Fe(OH)₂ អាចត្រូវបានកត់សុីដោយអុកស៊ីសែនទៅជា Fe(OH)₃៖
4Fe(OH)₂(s) + O₂(g) + 2H₂O(l) → 4Fe(OH)₃(s)
បន្ទាប់មក Fe(OH)₃ ឆ្លងកាត់ការខ្សោះជាតិទឹកដោយផ្នែក និងការរៀបចំរចនាសម្ព័ន្ធឡើងវិញទៅជាអុកស៊ីដដែកដែលមានជាតិទឹក ដែលយើងស្គាល់ថាជាច្រែះ៖
Fe(OH)₃(s) → Fe₂O₃·nH₂O(s) + (ទឹក)
ផលិតផលច្រែះមានរន្ធញើស ហើយមិនស្អិតជាប់គ្នាទេ ដូច្នេះវាមិនការពារស្រទាប់លោហៈនៅខាងក្រោមទេ។ ដូច្នេះ ការច្រេះនៃជាតិដែកមានទំនោរបន្ត និងកាន់តែអាក្រក់ទៅៗ។
ឥទ្ធិពលនៃអេឡិចត្រូលីត និងអ៊ីយ៉ុងអំបិល
ការច្រេះនឹងលឿនជាងមុននៅក្នុងវត្តមាននៃអេឡិចត្រូលីតល្អ ដូចជាទឹកសមុទ្រ ឬទឹកដែលមានជាតិអំបិល។ អ៊ីយ៉ុងក្លរួ (Cl⁻) គឺជាសារធាតុបង្កើនល្បឿនការច្រេះដ៏គ្រោះថ្នាក់បំផុតមួយ។ អំបិលបង្កើនចរន្តអគ្គិសនីនៃដំណោះស្រាយ ដែលបង្កើនចរន្តអេឡិចត្រូគីមីនៅលើផ្ទៃលោហៈ។ លើសពីនេះ ក្លរួអាចបំផ្លាញស្រទាប់អកម្មលើលោហៈមួយចំនួន និងបង្កឱ្យមានការច្រេះក្នុងតំបន់ដូចជាការច្រេះប្រេះស្រាំ និងការច្រេះប្រហោង។
នៅក្នុងជាតិដែក បរិស្ថានដែលមានផ្ទុក Cl⁻ ក៏អាចលើកទឹកចិត្តដល់ការបង្កើតផលិតផលច្រេះដែលមិនស្ថិតស្ថេរ និងបង្កើនល្បឿននៃការបង្កើតចំណុចអាណូតតូចៗ និងជ្រៅ ដែលបណ្តាលឱ្យមានរណ្តៅច្រេះដែលពិបាករកឃើញពីខាងក្រៅ។
ការច្រេះនៅក្នុងបរិស្ថានអាស៊ីត៖ ការកាត់បន្ថយអ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូសែន
នៅក្នុងបរិស្ថានអាស៊ីត ប្រតិកម្មកាតូតអាចផ្លាស់ប្តូរ។ ប្រសិនបើកំហាប់ H⁺ ខ្ពស់ ប្រតិកម្មកាត់បន្ថយលេចធ្លោគឺការបង្កើតឧស្ម័នអ៊ីដ្រូសែន៖
2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g)
ខណៈពេលដែលប្រតិកម្មអាណូតនៅតែជាការរលាយនៃលោហៈ៖
Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
ការរួមបញ្ចូលគ្នានេះបង្កើនល្បឿននៃការរលាយជាតិដែកក្នុងអាស៊ីត។ ជាលទ្ធផល លោហៈអាចរលួយដោយគ្មានវត្តមានអុកស៊ីសែនរលាយក្នុងបរិមាណច្រើន។ នេះជាមូលហេតុដែលបំពង់ ឬធុងដែលប៉ះពាល់នឹងសារធាតុរាវអាស៊ីតមានហានិភ័យខ្ពស់នៃការច្រេះយ៉ាងឆាប់រហ័ស ប្រសិនបើពួកវាមិនត្រូវបានស្រោប ឬ pH របស់វាមិនត្រូវបានគ្រប់គ្រង។
ការច្រេះហ្គាវ៉ានិច៖ នៅពេលដែលលោហធាតុពីរជួបគ្នា
ការច្រេះមិនត្រឹមតែរងឥទ្ធិពលដោយបរិស្ថានប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងដោយលោហធាតុដែលប៉ះគ្នាទៀតផង។ នៅពេលដែលលោហធាតុពីរផ្សេងគ្នាត្រូវបានភ្ជាប់គ្នាដោយអគ្គិសនីនៅក្នុងអេឡិចត្រូលីត កោសិកាហ្គាល់វ៉ានិចមួយត្រូវបានបង្កើតឡើង។ លោហធាតុដែលសកម្មជាង (ងាយនឹងអុកស៊ីតកម្មជាង) ដើរតួជាអាណូត ហើយច្រេះលឿនជាង ខណៈដែលលោហធាតុដ៏ថ្លៃថ្នូជាងដើរតួជាកាតូត ហើយត្រូវបានការពារយ៉ាងល្អ។
ឧទាហរណ៍ ប្រសិនបើជាតិដែកប៉ះនឹងទង់ដែងក្នុងស្ថានភាពសើម ជាតិដែកមានទំនោរដើរតួជាអាណូត ហើយច្រែះលឿនជាងមុន។ នេះគឺដោយសារតែភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលអេឡិចត្រូតស្តង់ដាររវាងលោហៈទាំងពីរ ដែលកំណត់ទិសដៅនៃលំហូរអេឡិចត្រុង។
ស្រទាប់អកម្ម និងការច្រេះលើលោហៈផ្សេងទៀត
Tidak semua logam berkorosi seperti besi. Aluminium dan stainless steel, misalnya, cenderung membentuk lapisan oksida tipis yang padat dan melekat kuat, disebut lapisan pasif. Lapisan ini menghambat difusi oksigen dan air ke permukaan logam sehingga menurunkan laju korosi. Pada aluminium, lapisan Al₂O₃ sangat stabil. Pada stainless steel, lapisan pasif didukung oleh kandungan kromium yang membentuk Cr₂O₃.
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ស្រទាប់អកម្មអាចរងការខូចខាតដោយលក្ខខណ្ឌមួយចំនួន ដូចជាកំហាប់ក្លរួខ្ពស់ លក្ខខណ្ឌខ្វះអុកស៊ីសែននៅក្នុងចន្លោះតូចចង្អៀត ឬភាពខុសគ្នានៃការបញ្ចូលខ្យល់ (កោសិកាកំហាប់អុកស៊ីសែន)។ នៅពេលដែលស្រទាប់អកម្មត្រូវបានខូចនៅក្នុងតំបន់តូចៗ ការច្រេះក្នុងតំបន់អាចកើតឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័ស និងមានគ្រោះថ្នាក់។
កត្តាដែលប៉ះពាល់ដល់ប្រតិកម្មច្រេះ
កត្តាសំខាន់ៗមួយចំនួនដែលកំណត់ល្បឿននៃការច្រេះរួមមាន៖
1. Ketersediaan air dan oksigen : Air berperan sebagai elektrolit dan media reaksi, sedangkan oksigen menjadi agen oksidator dalam reaksi katodik.
2. pH lingkungan : Lingkungan asam mempercepat pelarutan logam. Lingkungan basa kadang membantu pembentukan lapisan pelindung pada logam tertentu.
3. Konsentrasi ion (terutama Cl⁻) : Meningkatkan konduktivitas dan memicu korosi lokal.
4. Suhu : Umumnya, laju reaksi kimia meningkat dengan suhu, sehingga korosi cenderung lebih cepat pada temperatur tinggi.
5. Kecepatan aliran fluida : Aliran dapat mengikis lapisan pelindung dan mempercepat suplai oksigen, menyebabkan erosi-korosi.
6. Kontak antarlogam : Memicu korosi galvanik bila ada perbedaan potensial.
Penutup
Korosi pada dasarnya adalah rangkaian reaksi oksidasi-reduksi yang terjadi secara spontan ketika logam berinteraksi dengan lingkungannya. Pada besi, proses dimulai dari oksidasi Fe menjadi Fe²⁺ di anoda dan reduksi oksigen (atau ion hidrogen dalam suasana asam) di katoda. Produk akhirnya berupa oksida besi terhidrasi yang kita kenal sebagai karat. Keberadaan air, oksigen, garam, dan kondisi pH sangat menentukan អត្រាប្រតិកម្ម ini, begitu pula faktor material seperti pasangan logam dan kemampuan membentuk lapisan pasif. Dengan memahami reaksi kimia dalam proses korosi, kita dapat merancang strategi pencegahan yang tepat—mulai dari pelapisan, penggunaan inhibitor, proteksi katodik, hingga pemilihan material—sehingga kerugian akibat korosi dapat ditekan secara signifikan.
