Fihetseham-po simika ao amin'ny fizotran'ny harafesina
Ny harafesina dia iray amin'ireo trangan-javatra simika mifandray akaiky indrindra amin'ny fiainana andavanandro, nefa mety ho lalina ny fiantraikany. Manomboka amin'ny harafesina amin'ny fefy ka hatramin'ny fahasimban'ny rafitry ny fiara ka hatramin'ny fivoahan'ny fantsona indostrialy - ny rehetra dia mety manomboka amin'ny fizotran'ny harafesina. Raha fintinina, ny harafesina dia azo takarina ho toy ny fahasimban'ny fitaovana (indrindra ny metaly) noho ny fihetsika simika na elektrokimia amin'ny tontolo iainana. Na dia matetika heverina ho "harafesina" fotsiny aza, ny harafesina dia tena misy andiana fihetsika sarotra izay voataonan'ny rano, oksizenina, sira, asidra ary fahasamihafan'ny hery elektrika manerana ny velaran'ny metaly.
Harafesina ho toy ny dingana elektrokimia
Amin'ny ankamaroan'ny tranga, ny harafesina metaly dia mitranga amin'ny alàlan'ny mekanisma elektrokimia, midika izany fa ny dingana dia misy ny fikorianan'ny elektrôna vokatry ny fiforonan'ny sela elektrokimia bitika eo amin'ny velaran'ny metaly. Ity sela ity dia misy faritra roa lehibe: ny faritra anode sy ny faritra katôda. Na dia toa mitovy aza ny metaly, ny velarany dia matetika misy tsy fahalavorariana, fihenjanana anatiny, fahasamihafana amin'ny firafitry ny bitika, na fifandraisana amin'ny metaly hafa izay mahatonga ny ampahany amin'ny velarany hiasa ho anode ary ny ampahany hafa ho katôda.
– Di anoda , logam mengalami oksidasi (melepas elektron).
– Di katoda , terjadi reaksi reduksi (menerima elektron), biasanya melibatkan oksigen atau ion hidrogen.
Raha lazaina amin'ny teny hafa, ny harafesina dia azo jerena ho toy ny "bateria kely" izay miasa tsy tapaka eo amin'ny velaran'ny metaly, raha mbola misy elektrolita (ohatra ny rano) ho toy ny fitaovana mpitondra iôna.
Fihetseham-po fototra ateraky ny harafesina vy: Loharanon'ny harafesina
Ny vy (Fe) no ohatra mahazatra indrindra amin'ny resaka momba ny harafesina satria mora harafesina izy io. Ny harafesina dia fangaro sarotra, indrindra fa ny oksida vy voadio (ohatra, Fe₂O₃·nH₂O), saingy ny fiforonany dia atomboka amin'ny dingana maromaro.
1. Fihetsehana Anodika: Oksidasiona vy
Eo amin'ny anode, levona ny vy amin'ny alàlan'ny famoahana elektrôna:
Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
Io fihetsika io dia miteraka fiforonan'ny iôna Fe²⁺, ka mahatonga ny metaly hihena lanja eo amin'ny teboka anodika. Izany no fiandohan'ny dingan'ny "harafesina" ao amin'ny metaly.
2. Fihetsehana katodika: Fampihenana oksizenina
Ao anatin'ny tontolo tsy miandany na alkaline (toy ny rano tsotra), ny fihetsika katôdika mahazatra indrindra dia ny fihenan'ny oksizenina levona:
O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e⁻ → 4OH⁻(aq)
Ireo elektrôna avoaka avy amin'ny anoda mikoriana mankany amin'ny faritra katôda ary ampiasaina hampihenana ny oksizenina. Ny fisian'ny rano sy oksizenina dia anton-javatra roa lehibe.
3. Fiforonan'ny singa mpanelanelana: Fe(OH)₂
Ireo iôna Fe²⁺ miforona eo amin'ny anoda dia hihetsika amin'ireo iôna OH⁻ avy amin'ny fihetsika katôdika ka hamorona endasina:
Fe²⁺(aq) + 2OH⁻(aq) → Fe(OH)₂(s)
Mbola tsy harafesina tanteraka ireo antontam-bato ireo, fa "vokatry ny harafesina voalohany" izay mety hiova bebe kokoa.
4. Oksida fanampiny ho Fe(OH)3 sy Oksida vy hidraty
Azo oksizenina ho Fe(OH)3 ny Fe(OH)2:
4Fe(OH)₂(s) + O₂(g) + 2H₂O(l) → 4Fe(OH)₃(s)
Avy eo dia mandalo fahaverezan-drano ampahany sy fandaminana indray ny rafitra ny Fe(OH)₃ ho lasa oksida vy hidrôzenina fantatsika amin'ny hoe harafesina:
Fe(OH)₃(s) → Fe₂O₃·nH₂O(s) + (rano)
Manana lavaka misy rano ireo vokatra harafesina ary tsy miraikitra tsara, ka tsy miaro ny sosona metaly eo ambaniny. Noho izany, ny harafesina amin'ny vy dia mirona hitohy sy hiharatsy kokoa.
Ny fiantraikan'ny elektrolita sy ny ion-tsira
Ho haingana kokoa ny harafesina raha misy elektrolita tsara, toy ny ranomasina na rano misy sira. Ny iôna klôrida (Cl⁻) dia iray amin'ireo mpanafaingana ny harafesina mampidi-doza indrindra. Mampitombo ny fitarihan'ny ranoka ny sira, mampitombo ny fikorianan'ny herinaratra elektrokimika eo amin'ny velaran'ny metaly. Ankoatra izany, ny klôrida dia mety hanimba ny sosona passive amin'ny metaly sasany ary miteraka harafesina eo an-toerana toy ny harafesina amin'ny triatra sy ny harafesina amin'ny lavaka.
Ao amin'ny vy, ny tontolo iainana misy Cl⁻ dia afaka mampiroborobo ny fiforonan'ny vokatra harafesina tsy marin-toerana kokoa ary manafaingana ny fiforonan'ny teboka anoda kely sy lalina, ka miteraka lavaka harafesina izay sarotra hita avy any ivelany.
Harafesina ao anatin'ny tontolo misy asidra: Fampihenana ny ion-hidrôzenina
Ao anatin'ny tontolo asidra, mety hiova ny fihetsiky ny katôdika. Raha avo ny fifantohana H⁺, ny fihetsiky ny fampihenana manjaka dia ny fiforonan'ny entona hidrôzenina:
2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g)
Na dia mbola ny fandravana ny metaly aza no atao hoe fihetsika anodika:
Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
Manafaingana ny tahan'ny fahapotehan'ny vy ao anaty asidra ity fitambarana ity. Vokatr'izany, mety ho simba ny metaly na dia tsy misy oksizenina levona be aza. Izany no mahatonga ny fantsona na ny tanky tratran'ny ranoka asidra ho mora voan'ny harafesina haingana kokoa raha tsy voarakotra na tsy voafehy ny pH-ny.
Harafesina Galvanika: Rehefa Mihaona ny Metaly Roa
Tsy ny tontolo iainana ihany no misy fiantraikany amin'ny harafesina fa ny metaly mifandray koa. Rehefa mifandray amin'ny alalan'ny herinaratra ao anaty elektrolita ny metaly roa tsy mitovy, dia miforona ny sela galvanika. Ny metaly mavitrika kokoa (mora oksidana kokoa) dia miasa toy ny anoda ary mihasimba haingana kokoa, raha toa kosa ny metaly mendri-kaja kokoa miasa toy ny katôda ary voaaro tsara.
Ohatra, raha mifandray amin'ny varahina amin'ny toerana mando ny vy, dia mirona hiasa toy ny anode ny vy ary harafesina haingana kokoa. Izany dia noho ny fahasamihafan'ny potential electrode mahazatra eo amin'ireo metaly roa, izay mamaritra ny lalana izoran'ny elektrôna.
Sosona tsy mihetsika sy harafesina amin'ny metaly hafa
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.
Na izany aza, mety ho simba amin'ny toe-javatra sasany ny sosona passive, toy ny fifantohana klôro avo lenta, ny tsy fahampian'ny oksizenina amin'ny banga tery, na ny tsy fitoviana amin'ny aeration (sela fifantohana oksizenina). Rehefa vaky amin'ny faritra kely ny sosona passive, dia mety hitranga haingana dia haingana ny harafesina eo an-toerana ary mety hampidi-doza.
Ireo anton-javatra misy fiantraikany amin'ny fihetsiky ny harafesina
Ireto misy anton-javatra lehibe mamaritra ny hafainganam-pandehan'ny harafesina:
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 tahan'ny fihetsika 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.
