Reaksiyonên Kîmyewî di Pêvajoya Korozyonê de
Korozyon yek ji diyardeyên kîmyayî ye ku bi jiyana rojane ve girêdayî ye, lê bandora wê dikare pir kûr be. Ji zengarbûna dîwaran bigire heya çarçoveyên wesayîtan ên qels û boriyên pîşesaziyê yên ku diherikin - hemî dikarin bi pêvajoya korozyonê dest pê bikin. Bi kurtasî, korozyon dikare wekî xirabûna materyalan (bi taybetî metalan) ji ber reaksiyonên kîmyewî an elektrokîmyayî yên bi jîngehê re were fam kirin. Her çend pir caran tenê wekî "zengar" tê fikirîn jî, korozyon di rastiyê de rêze reaksiyonên tevlihev vedihewîne ku ji hêla av, oksîjen, xwê, asîdîtî û cûdahiyên potansiyela elektrîkê li ser rûyê metalê ve têne bandor kirin.
Korozyon wekî pêvajoyek elektrokîmyayî
Di piraniya rewşan de, korozyona metalan bi rêya mekanîzmayên elektroşîmyayî çêdibe, ango pêvajo herikîna elektronan vedihewîne ku ji çêbûna şaneyek mîkro-elektroşîmyayî li ser rûyê metal çêdibe. Ev şane ji du beşên sereke pêk tê: herêma anodê û herêma katodê. Her çend metal homojen xuya bike jî, rûyê wê pir caran kêmasiyên, stresên navxweyî, cûdahiyên di mîkropêkhateyê de, an têkiliya bi metalên din re dihewîne ku dibe sedem ku beşek ji rûyê wekî anodê û beşek din jî wekî katodê tevbigere.
- Li anodê, metal oksîdasyonê derbas dike (elektronan berdide).
- Li katod, reaksiyoneke kêmkirinê (qebûlkirina elektronan) çêdibe, bi gelemperî oksîjen an jî îyonên hîdrojenê tê de hene.
Bi gotineke din, korozyon dikare wekî "pîleke biçûk" were dîtin ku bi berdewamî li ser rûyê metal dixebite, heya ku elektrolît (mînak av) wekî navgînek ji bo rêvebirina iyonan hebe.
Reaksiyonên bingehîn ên korozyona hesin: Çavkaniyên zengkirinê
Hesin (Fe) di nîqaşên li ser korozyonê de mînaka herî gelemper e ji ber ku ew bi hêsanî zengar dibe. Zeng tevlîheviyek tevlihev e, bi giranî oksîdên hesin ên hîdratkirî (mînak, Fe₂O₃·nH₂O), lê çêbûna wê bi çend gavên reaksiyonê dest pê dike.
1. Reaksiyona Anodîk: Oksîdasyona Hesin
Li anodê, hesin bi berdana elektronan dihele:
Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
Ev reaksiyon dibe sedema çêbûna îyonên Fe²⁺, û dibe sedema windakirina giraniya metal li xala anodîk. Ev destpêka pêvajoya "korozyonê" di metal de ye.
2. Reaksiyona Katodîk: Kêmkirina Oksîjenê
Di jîngehên bêalî an alkalîn de (wek ava sade), reaksiyona katodîk a herî gelemperî kêmkirina oksîjena çareserbûyî ye:
O₂(g) + 2H2O(l) + 4e- → 4OH-(aq)
Elektronên ji anodê tên berdan ber bi herêma katodê ve diçin û ji bo kêmkirina oksîjenê têne bikar anîn. Hebûna av û oksîjenê du faktorên sereke ne.
3. Pêkhatina pêkhateya navîn: Fe(OH)₂
Îyonên Fe²⁺ yên ku li anodê çêdibin dê bi îyonên OH⁻ yên ji reaksiyona katodîk re reaksiyonê bikin û bermayîyek çêbikin:
Fe²⁺(aq) + 2OH⁻(aq) → Fe(OH)₂(s)
Ev bermayiyên hê zengarbûna dawî nînin, lê "berhemên korozyonê yên zû" ne ku dikarin bêtir biguherin.
4. Oksîdasyona Zêdetir bo Fe(OH)₃ û Oksîda Hesinê ya Hîdratkirî
Fe(OH)₂ dikare ji hêla oksîjenê ve were oksîdkirin û bibe Fe(OH)₃:
4Fe(OH)₂(s) + O2(g) + 2H2O(l) → 4Fe(OH)3(s)
Paşê Fe(OH)₃ qismî bêavbûn û ji nû ve rêxistinbûna avahîyî derbas dibe û dibe oksîda hesinê hîdratkirî ku em wekî zengar dizanin:
Fe(OH)₃(s) → Fe₂O₃·nH₂O(s) + (av)
Berhemên zengarê poroz in û bi zexmî nalebin, ji ber vê yekê ew tebeqeyên metal ên binê wê naparêzin. Ji ber vê yekê, korozyona hesin meyla berdewam û xirabtir dike.
Bandora Elektrolît û Îyonên Xwêyê
Di hebûna elektrolîteke baş de, wek ava deryayê an ava ku xwê tê de heye, korozyon dê pir zûtir be. Îyonên klorîd (Cl⁻) yek ji lezkerên korozyonê yên herî xeternak in. Xwê guhêzbariya çareseriyê zêde dike, û herika elektroşîmyayî li ser rûyê metal zêde dike. Wekî din, klorîd dikare zirarê bide çîna pasîf a li ser hin metalan û korozyona herêmî wekî korozyona qulikan û korozyona çalan çêbike.
Di hesin de, hawîrdorek ku Cl⁻ tê de heye dikare çêbûna berhemên korozyonê yên nearamtir teşwîq bike û çêbûna lekeyên anod ên piçûk û kûr bileztir bike, ku dibe sedema çalên korozyonê ku ji derve zehmet têne tespît kirin.
Korozyon di Jîngehên Asîdî de: Kêmkirina Îyonên Hîdrojenê
Di hawîrdorek asîdî de, reaksiyona katodîk dikare biguhere. Ger rêjeya H⁺ bilind be, reaksiyona kêmkirinê ya serdest çêbûna gaza hîdrojenê ye:
2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g)
Dema ku reaksiyona anodîk helandina metalê dimîne:
Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
Ev têkel rêjeya helandina hesin di asîdê de zûtir dike. Di encamê de, metal dikare bêyî hebûna mîqdarên mezin ên oksîjena helandî biherike. Ji ber vê yekê ye ku boriyên an tankên ku rastî şilekên asîdî tên, di xetereya korozyona bilez de ne heke neyên pêçandin an jî pH-ya wan neyê kontrol kirin.
Korozyona Galvanîk: Dema ku Du Metal Li Hev Dikevin
Korozyon ne tenê ji hêla jîngehê ve, lê di heman demê de ji hêla metalên ku bi hev re di têkiliyê de ne jî bandor dibe. Dema ku du metalên ne wekhev di elektrolîtekê de bi awayekî elektrîkî ve girêdayî ne, şaneyek galvanîk çêdibe. Metalê çalaktir (ku bi hêsanî oksîde dibe) wekî anodê tevdigere û zûtir korozyonê dike, di heman demê de metalê hêjatir wekî katodê tevdigere û bi nisbetî parastî ye.
Bo nimûne, eger hesin di şert û mercên şil de bi sifir re bikeve têkiliyê, hesin meyla wê heye ku wekî anodê tevbigere û zûtir zengar bibe. Ev ji ber cudahiya potansiyela elektroda standard a di navbera her du metalan de ye, ku arasteya herikîna elektronan diyar dike.
Qatên Pasîf û Korozyon li ser Metalên Din
Ne hemû metal wek hesin korozyonê dikin. Bo nimûne, alumînyûm û pola zengarnegir meyla çêkirina çînek oksîdê ya zirav, tîr û bi zexmî zeliqandî dikin ku jê re çîna pasîf tê gotin. Ev çîn belavbûna oksîjen û avê ber bi rûyê metalê ve asteng dike, bi vî awayî rêjeya korozyonê kêm dike. Li ser alumînyûmê, çîna Al₂O₃ pir aram e. Di pola zengarnegir de, çîna pasîf ji hêla krom ve tê piştgirî kirin, Cr₂O₃ çêdike.
Lêbelê, qata pasîf dikare ji ber hin mercan zirarê bibîne, wek mînak rêjeyên bilind ên klorîdê, şert û mercên kêmasiya oksîjenê di qulên teng de, an jî cudahîyên di hewakirinê de (şaneyên rêjeyên oksîjenê). Dema ku qata pasîf di deverên piçûk de dişkê, korozyona herêmî dikare pir zû çêbibe û xeternak be.
Faktorên ku Bandorê li Reaksiyonên Korozyonê Dikin
Hin faktorên sereke yên ku leza korozyonê diyar dikin ev in:
1. Hebûna av û oksîjenê: Av di reaksiyona katodîk de wekî elektrolît û navgînek reaksiyonê tevdigere, lê oksîjen di reaksiyona katodîk de wekî ajanek oksîdkirinê tevdigere.
2. pH-ya jîngehê: Jîngehên asîdî helandina metalan leztir dikin. Jîngehên alkalîn carinan li ser hin metalan çînek parastinê çêdikin.
3. Têkeliya îyonan (bi taybetî Cl⁻): Gehînerî zêde dike û korozyona herêmî çêdike.
4. Germahî: Bi gelemperî, rêjeya reaksiyonên kîmyewî bi germahiyê re zêde dibe, ji ber vê yekê korozyon di germahiyên bilind de meyla wê heye ku zûtir be.
5. Leza herikîna şilavê: Herikîn dikare çîna parastinê xera bike û dabînkirina oksîjenê bileztir bike, û bibe sedema erozyon-korozyonê.
6. Têkiliya navbera metalan: Ger ferqeke potansiyel hebe, korozyona galvanîk dide destpêkirin.
Penutup
Korozyon bi eslê xwe rêze reaksiyonên oksîdasyon-kêmkirinê ye ku dema metalek bi hawîrdora xwe re têkilî datîne, bi awayekî xweber çêdibin. Di hesin de, pêvajo bi oksîdasyona Fe bo Fe²⁺ li anodê û kêmkirina oksîjenê (an jî îyonên hîdrojenê di şert û mercên asîdî de) li katodê dest pê dike. Berhema dawî oksîda hesin a hîdratkirî ye, ku wekî zeng tê zanîn. Hebûna av, oksîjen, xwê û şert û mercên pH rêjeya vê reaksiyonê bi girîngî diyar dike, her weha faktorên materyalê yên wekî hevberkirina metalan û şiyana çêkirina qatek pasîf jî. Bi têgihîştina reaksiyonên kîmyewî yên di pêvajoya korozyonê de, em dikarin stratejiyên pêşîlêgirtina guncan sêwirînin - ji pêçan, karanîna astengker, parastina katodîk, bigire heya hilbijartina materyalê - da ku windahiyên ji ber korozyonê bi girîngî kêm bibin.
