سنکنرن جي عمل ۾ ڪيميائي رد عمل
سنکنرن هڪ ڪيميائي رجحان آهي جيڪو روزمره جي زندگي سان تمام گهڻو ويجهڙائي سان لاڳاپيل آهي، پر ان جو اثر گهرو ٿي سگهي ٿو. زنگ لڳڻ واري باڙ کان وٺي ڪمزور گاڏين جي فريمن تائين صنعتي پائپن تائين - سڀ سنکنرن جي عمل سان شروع ٿي سگهن ٿا. سادي لفظن ۾، سنکنرن کي ماحول سان ڪيميائي يا اليڪٽرڪ ڪيميڪل رد عمل جي ڪري مواد (خاص طور تي ڌاتو) جي خراب ٿيڻ جي طور تي سمجهي سگهجي ٿو. جيتوڻيڪ اڪثر ڪري صرف "زنگ" جي طور تي سوچيو ويندو آهي، سنکنرن ۾ اصل ۾ رد عمل جو هڪ پيچيده سلسلو شامل آهي جيڪو ڌاتو جي مٿاڇري تي پاڻي، آڪسيجن، لوڻ، تيزابيت، ۽ بجلي جي امڪاني فرقن کان متاثر ٿئي ٿو.
اليڪٽررو ڪيميڪل عمل جي طور تي سنکنرن
اڪثر صورتن ۾، ڌاتو جي سنکنرن اليڪٽرڪ ڪيميڪل ميڪانيزم ذريعي ٿيندي آهي، جنهن جو مطلب آهي ته عمل ۾ ڌاتو جي مٿاڇري تي مائڪرو اليڪٽرڪ ڪيميڪل سيل جي ٺهڻ جي نتيجي ۾ اليڪٽرانن جو وهڪرو شامل هوندو آهي. هي سيل ٻن مکيه حصن تي مشتمل آهي: اينوڊ علائقو ۽ ڪيٿوڊ علائقو. جيتوڻيڪ ڌاتو هڪجهڙو نظر اچي ٿو، ان جي مٿاڇري ۾ اڪثر خاميون، اندروني دٻاءُ، مائڪرو ڪمپوزيشن ۾ فرق، يا ٻين ڌاتو سان رابطو هوندو آهي جيڪو مٿاڇري جو هڪ حصو اينوڊ ۽ ٻيو حصو ڪيٿوڊ طور ڪم ڪرڻ جو سبب بڻجندو آهي.
- اينوڊ تي، ڌاتو آڪسائيڊيشن (اليڪٽران ڇڏڻ) مان گذرندو آهي.
- ڪيٿوڊ تي، هڪ گهٽتائي رد عمل (اليڪٽران قبول ڪرڻ) ٿئي ٿو، عام طور تي آڪسيجن يا هائيڊروجن آئن شامل آهن.
ٻين لفظن ۾، سنکنرن کي هڪ "ننڍي بيٽري" جي طور تي ڏسي سگهجي ٿو جيڪا ڌاتو جي مٿاڇري تي مسلسل ڪم ڪري ٿي، جيستائين آئن کي هلائڻ لاءِ هڪ اليڪٽرولائيٽ (مثال طور پاڻي) موجود هجي.
لوهه جي سنکنرن جا بنيادي رد عمل: زنگ جا ذريعا
لوھ (Fe) زنگ جي بحثن ۾ سڀ کان عام مثال آهي ڇاڪاڻ ته اهو آساني سان زنگ لڳندو آهي. زنگ هڪ پيچيده مرکب آهي، بنيادي طور تي هائيڊريٽ ٿيل لوھ آڪسائيڊ (مثال طور، Fe₂O₃·nH₂O)، پر ان جي ٺهڻ ڪيترن ئي رد عمل جي مرحلن ذريعي شروع ٿئي ٿي.
1. انوڊڪ رد عمل: لوهه جي آڪسائيڊشن
اينوڊ تي، لوهه اليڪٽران ڇڏڻ سان ڳري ٿو:
في (ز) → في²⁺(aq) + 2e⁻
هي رد عمل Fe²⁺ آئن ٺاهڻ جو سبب بڻجندو آهي، جنهن جي ڪري ڌاتو اينوڊڪ پوائنٽ تي ماس وڃائي ڇڏيندو آهي. هي ڌاتو ۾ "سنکنرن" جي عمل جي شروعات آهي.
2. ڪيٿوڊڪ رد عمل: آڪسيجن جي گھٽتائي
غير جانبدار يا الڪلين ماحول ۾ (جهڙوڪ سادو پاڻي)، سڀ کان عام ڪيٿوڊڪ رد عمل حل ٿيل آڪسيجن جي گهٽتائي آهي:
O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e⁻ → 4OH⁻(aq)
اينوڊ مان نڪرندڙ اليڪٽران ڪيٿوڊ علائقي ڏانهن وهندا آهن ۽ آڪسيجن کي گهٽائڻ لاءِ استعمال ٿيندا آهن. پاڻي ۽ آڪسيجن جي موجودگي ٻه اهم عنصر آهن.
3. وچولي مرڪب جي ٺهڻ: Fe(OH)₂
اينوڊ تي ٺهيل Fe²⁺ آئن ڪيٿوڊڪ رد عمل مان OH⁻ آئنن سان رد عمل ڪندي هڪ precipitate ٺاهيندا:
Fe²⁺(aq) + 2OH⁻(aq) → Fe(OH)₂(s)
اهي ذخيرا اڃا تائين آخري زنگ نه آهن، پر "ابتدائي زنگ جون شيون" آهن جيڪي وڌيڪ تبديل ٿي سگهن ٿيون.
4. Fe(OH)₃ ۽ هائيڊريٽڊ آئرن آڪسائيڊ ۾ وڌيڪ آڪسائيڊيشن
Fe(OH)₂ کي آڪسيجن ذريعي Fe(OH)₃ ۾ آڪسائيڊ ڪري سگهجي ٿو:
4Fe(OH)₂(s) + O₂(g) + 2H₂O(l) → 4Fe(OH)₃(s)
پوءِ Fe(OH)₃ جزوي ڊيهائيڊريشن ۽ ساخت جي بحالي مان گذرندي آهي، جنهن کي هائيڊريٽ ٿيل آئرن آڪسائيڊ ۾ تبديل ڪيو ويندو آهي، جنهن کي اسان زنگ جي نالي سان ڄاڻون ٿا:
Fe(OH)₃(s) → Fe₂O₃·nH₂O(s) + (پاڻي)
زنگ لڳڻ واريون شيون سوراخدار هونديون آهن ۽ مضبوطيءَ سان نه لڳنديون آهن، تنهن ڪري اهي ڌاتوءَ جي هيٺئين تہن جي حفاظت نه ڪنديون آهن. تنهن ڪري، لوهه جو زنگ جاري رهڻ ۽ خراب ٿيڻ جو رجحان هوندو آهي.
اليڪٽرولائٽس ۽ لوڻ آئن جو اثر
سٺي اليڪٽرولائيٽ جي موجودگي ۾ سنکنرن جو عمل تمام تيز ٿيندو، جهڙوڪ سمنڊ جو پاڻي يا لوڻ وارو پاڻي. ڪلورائڊ آئن (Cl⁻) سڀ کان وڌيڪ خطرناڪ سنکنرن جي تيز ڪندڙن مان هڪ آهن. لوڻ محلول جي چالکائي کي وڌائي ٿو، ڌاتو جي مٿاڇري تي اليڪٽرڪ ڪيميڪل ڪرنٽ کي وڌائي ٿو. ان کان علاوه، ڪلورائڊ ڪجهه ڌاتو تي غير فعال پرت کي نقصان پهچائي سگھي ٿو ۽ مقامي سنکنرن کي شروع ڪري سگھي ٿو جهڙوڪ ڪروائس سنکنرن ۽ پٽينگ سنکنرن.
لوهه ۾، Cl⁻ تي مشتمل ماحول وڌيڪ غير مستحڪم سنکنرن جي شين جي ٺهڻ کي همٿائي سگھي ٿو ۽ ننڍڙن، گہرے اينوڊ اسپاٽس جي ٺهڻ کي تيز ڪري سگھي ٿو، جنهن جي نتيجي ۾ سنکنرن جا کڏا پيدا ٿين ٿا جيڪي ٻاهران ڳولڻ مشڪل آهن.
تيزابي ماحول ۾ سنکنرن: هائيڊروجن آئن جي گھٽتائي
تيزابي ماحول ۾، ڪيٿوڊڪ رد عمل تبديل ٿي سگهي ٿو. جيڪڏهن H⁺ ڪنسنٽريشن وڌيڪ آهي، ته غالب گهٽتائي رد عمل هائيڊروجن گئس جي ٺهڻ آهي:
2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g)
جڏهن ته اينوڊڪ رد عمل ڌاتو جي تحليل رهي ٿو:
في (ز) → في²⁺(aq) + 2e⁻
هي ميلاپ تيزاب ۾ لوهه جي حل ٿيڻ جي شرح کي تيز ڪري ٿو. نتيجي طور، ڌاتو وڏي مقدار ۾ حل ٿيل آڪسيجن جي موجودگي کان سواءِ ختم ٿي سگهي ٿو. اهو ئي سبب آهي ته تيزابي مائع جي سامهون ايندڙ پائپ يا ٽينڪ تيزيءَ سان سنکنرن جو وڌيڪ خطرو هوندا آهن جيڪڏهن انهن کي ڪوٽنگ نه ڪئي وڃي يا انهن جي پي ايڇ کي ڪنٽرول نه ڪيو وڃي.
گيلوانڪ سنکنرن: جڏهن ٻه ڌاتو ملن ٿا
سنکنرن جو اثر صرف ماحول کان نه پر رابطي ۾ ڌاتوءَ کان به ٿئي ٿو. جڏهن ٻه مختلف ڌاتو هڪ اليڪٽرولائيٽ ۾ برقي طور تي ڳنڍيل هوندا آهن، ته هڪ گيلوانڪ سيل ٺهي ٿو. وڌيڪ فعال (وڌيڪ آساني سان آڪسائيڊ ٿيل) ڌاتو اينوڊ طور ڪم ڪري ٿو ۽ وڌيڪ تيزي سان سنکنرن جو شڪار ٿئي ٿو، جڏهن ته وڌيڪ عظيم ڌاتو ڪيٿوڊ طور ڪم ڪري ٿو ۽ نسبتاً محفوظ آهي.
مثال طور، جيڪڏهن لوهه نمي واري حالتن ۾ ٽامي سان رابطي ۾ اچي ٿو، ته لوهه اينوڊ طور ڪم ڪرڻ ۽ وڌيڪ تيزي سان زنگ لڳڻ جو رجحان رکي ٿو. اهو ٻن ڌاتو جي وچ ۾ معياري اليڪٽرروڊ صلاحيت ۾ فرق جي ڪري آهي، جيڪو اليڪٽران جي وهڪري جي هدايت کي طئي ڪري ٿو.
ٻين ڌاتو تي غير فعال پرت ۽ سنکنرن
سڀئي ڌاتو لوهه وانگر زنگ نه ٿا هڻن. مثال طور، ايلومينيم ۽ اسٽينلیس اسٽيل هڪ پتلي، گهاٽي ۽ مضبوطيءَ سان لڳل آڪسائيڊ پرت ٺاهيندا آهن جنهن کي غير فعال پرت سڏيو ويندو آهي. هي پرت ڌاتو جي مٿاڇري تي آڪسيجن ۽ پاڻي جي پکيڙ کي روڪيندي آهي، ان ڪري سنکنرن جي شرح گهٽجي ويندي آهي. ايلومينيم تي، Al₂O₃ پرت تمام مستحڪم هوندي آهي. اسٽينلیس اسٽيل ۾، غير فعال پرت ڪروميم جي مدد سان ٿيندي آهي، جيڪا Cr₂O₃ ٺاهيندي آهي.
جڏهن ته، غير فعال پرت کي ڪجهه حالتن جي ڪري نقصان پهچي سگهي ٿو، جهڙوڪ ڪلورائڊ جي وڌيڪ ڪنسنٽريشن، تنگ خالن ۾ آڪسيجن جي گهٽتائي واريون حالتون، يا هوا ۾ فرق (آڪسيجن ڪنسنٽريشن سيلز). جڏهن غير فعال پرت ننڍن علائقن ۾ ٽٽي ويندي آهي، ته مقامي سنکنرن تمام تيزي سان ٿي سگهي ٿي ۽ خطرناڪ ٿي سگهي ٿي.
سنکنرن جي رد عمل کي متاثر ڪندڙ عنصر
سنکنرن جي رفتار کي طئي ڪرڻ وارا ڪجھ مکيه عنصر شامل آهن:
1. پاڻي ۽ آڪسيجن جي دستيابي: پاڻي هڪ اليڪٽرولائٽ ۽ رد عمل وچولي طور ڪم ڪري ٿو، جڏهن ته آڪسيجن ڪيٿوڊڪ رد عمل ۾ آڪسائيڊائيزنگ ايجنٽ طور ڪم ڪري ٿو.
2. ماحولياتي پي ايڇ: تيزابي ماحول ڌاتو جي تحليل کي تيز ڪري ٿو. الڪلين ماحول ڪڏهن ڪڏهن ڪجهه ڌاتو تي حفاظتي پرت ٺاهڻ ۾ مدد ڪري ٿو.
3. آئن ڪنسنٽريشن (خاص طور تي Cl⁻): چالکائي وڌائي ٿو ۽ مقامي سنکنرن کي شروع ڪري ٿو.
4. گرمي پد: عام طور تي، ڪيميائي رد عمل جي شرح گرمي پد سان وڌي ٿي، تنهنڪري تيز گرمي پد تي سنکنرن تيز ٿئي ٿي.
5. سيال جي وهڪري جي رفتار: وهڪري حفاظتي پرت کي ختم ڪري سگهي ٿي ۽ آڪسيجن جي فراهمي کي تيز ڪري سگهي ٿي، جنهن جي ڪري ڪٽائي-سنکنرن پيدا ٿئي ٿي.
6. انٽرميٽلڪ رابطو: جيڪڏهن ڪو امڪاني فرق هجي ته گيلوانڪ سنکنرن کي متحرڪ ڪري ٿو.
پينوٽ اپ
سنکنرن بنيادي طور تي آڪسائيڊيشن-گهٽائڻ واري رد عمل جو هڪ سلسلو آهي جيڪو خود بخود ٿئي ٿو جڏهن ڪو ڌاتو پنهنجي ماحول سان لهه وچڙ ڪري ٿو. لوهه ۾، اهو عمل اينوڊ تي Fe کان Fe²⁺ جي آڪسائيڊيشن ۽ ڪيٿوڊ تي آڪسيجن (يا تيزابي حالتن ۾ هائيڊروجن آئن) جي گهٽتائي سان شروع ٿئي ٿو. آخري پيداوار هائيڊريٽ ٿيل آئرن آڪسائيڊ آهي، جنهن کي زنگ سڏيو ويندو آهي. پاڻي، آڪسيجن، لوڻ، ۽ pH حالتن جي موجودگي هن رد عمل جي شرح کي خاص طور تي طئي ڪري ٿي، جيئن مادي عنصر جهڙوڪ ڌاتو جوڙو ۽ هڪ غير فعال پرت ٺاهڻ جي صلاحيت. سنکنرن جي عمل ۾ شامل ڪيميائي رد عمل کي سمجهڻ سان، اسان مناسب بچاءُ جون حڪمت عمليون ٺاهي سگهون ٿا - ڪوٽنگ، انبيٽر استعمال، ڪيٿوڊڪ تحفظ، مواد جي چونڊ کان وٺي - ته جيئن سنکنرن جي ڪري نقصان کي خاص طور تي گهٽائي سگهجي.
