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.
– Eo amin'ny anode, dia mandalo oksidasiona (famoahana elektrôna) ny metaly.
– Eo amin'ny katôda, mitranga ny fihetsika fampihenana (fandraisana elektrôna), izay mazàna ahitana iôna oksizenina na hidrôzenina.
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
Tsy ny metaly rehetra no harafesina tahaka ny vy. Ny aliminioma sy ny vy tsy misy harafesina, ohatra, dia mirona hamorona sosona oksida manify, matevina ary miraikitra mafy antsoina hoe sosona passive. Io sosona io dia manakana ny fiparitahan'ny oksizenina sy rano amin'ny velaran'ny metaly, ka mampihena ny tahan'ny harafesina. Amin'ny aliminioma, ny sosona Al₂O₃ dia tena marin-toerana. Amin'ny vy tsy misy harafesina, ny sosona passive dia tohanan'ny chromium, ka mamorona 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. Fahitana rano sy oksizenina: Ny rano dia miasa toy ny elektrolita sy ny fitaovana fihetsiketsehana, raha ny oksizenina kosa dia miasa toy ny akora mpanova ao amin'ny fihetsiketsehana katôdika.
2. pH-n'ny tontolo iainana: Ny tontolo misy asidra dia manafaingana ny fahapotehan'ny metaly. Indraindray ny tontolo misy alkali dia manampy amin'ny famoronana sosona fiarovana amin'ny metaly sasany.
3. Fifantohana iôna (indrindra ny Cl⁻): Mampitombo ny fitarihan'ny herinaratra ary miteraka harafesina eo an-toerana.
4. Mari-pana: Amin'ny ankapobeny, mitombo miaraka amin'ny mari-pana ny tahan'ny fihetsika simika, ka mazàna haingana kokoa ny harafesina amin'ny mari-pana avo.
5. Hafainganam-pandehan'ny fikorianan'ny ranoka: Mety hanimba ny sosona miaro ny fikorianan'ny ranoka ary hanafaingana ny famatsiana oksizenina, ka hiteraka fahasimbana sy harafesina.
6. Fifandraisana eo amin'ny metaly: Miteraka harafesina galvanika raha misy fahasamihafana mety hitranga.
Penutup
Ny harafesina dia andiana fihetsika oksidasiona-fampihenana izay mitranga ho azy rehefa mifandray amin'ny tontolo iainany ny metaly. Ao amin'ny vy, ny dingana dia manomboka amin'ny oksidasionan'ny Fe ho Fe²⁺ eo amin'ny anode sy ny fihenan'ny oksizenina (na ion hidrôzenina amin'ny toe-javatra asidra) eo amin'ny katôda. Ny vokatra farany dia oksida vy hydrated, fantatra amin'ny anarana hoe harafesina. Ny fisian'ny rano, oksizenina, sira, ary toe-javatra pH dia mamaritra betsaka ny tahan'ity fihetsika ity, toy ny anton-javatra ara-nofo toy ny fampiarahana metaly sy ny fahafahana mamorona sosona passive. Amin'ny alàlan'ny fahatakarana ny fihetsika simika tafiditra amin'ny fizotran'ny harafesina, dia afaka mamolavola paikady fisorohana mety isika - manomboka amin'ny coatings, ny fampiasana inhibitor, ny fiarovana katôdika, ka hatramin'ny fisafidianana fitaovana - mba hahafahana mampihena be ny fatiantoka vokatry ny harafesina.
