כעמישע רעאַקציעס אין דעם קעראָוזשאַן פּראָצעס
קאראזיע איז איינע פון די כעמישע דערשיינונגען וואָס זענען מערסט פֿאַרבונדן מיטן וואָכעדיקן לעבן, אָבער איר השפּעה קען זיין טיף. פֿון ראַסטנדיקע פּלויטן ביז שוואַכע פֿאָרמיטל ראַמען ביז לעכנדיקע אינדוסטריעלע רערן - אַלץ קען אָנהייבן מיטן קאראזיע פּראָצעס. פשוט געזאָגט, קען מען פֿאַרשטאַנען קאראזיע ווי די פֿאַרערגערונג פֿון מאַטעריאַלן (ספּעציעל מעטאַלן) צוליב כעמישע אָדער עלעקטראָכעמישע רעאַקציעס מיט דער סביבה. כאָטש מען באַטראַכט עס אָפֿט פשוט ווי "ראָסט", באַשטייט קאראזיע אין פאַקט פֿון אַ קאָמפּלעקסע סעריע פֿון רעאַקציעס וואָס ווערן באַאײַנפֿלוסט פֿון וואַסער, זויערשטאָף, זאַלץ, זויערקייט און עלעקטרישע פּאָטענציעלע אונטערשיידן איבער דער מעטאַל־איבערפֿלאַך.
קאָראָזיע ווי אַן עלעקטראָכעמישער פּראָצעס
אין רוב פעלער, פאסירט מעטאל קאראזיע דורך עלעקטראכעמישע מעכאניזמען, דאס מיינט אז דער פראצעס באשטייט פון דעם שטראם פון עלעקטראנען וואס רעזולטירן פון דער פארמאציע פון א מיקרא-עלעקטראכעמישע צעל אויף דער מעטאל-איבערפלאך. די צעל באשטייט פון צוויי הויפט טיילן: די אנאדע געגנט און די קאטאד געגנט. כאטש דער מעטאל קוקט אויס האמאגען, אנטהאלט זיין איבערפלאך אפט אומפעפעקטיווקייטן, אינערליכע דרוק, אונטערשיידן אין מיקראקאמפאזיציע, אדער קאנטאקט מיט אנדערע מעטאלן וואס מאכן אז א טייל פון דער איבערפלאך זאל דינען אלס די אנאדע און אן אנדער טייל אלס די קאטאד.
– ביי דער אנאד, גייט דער מעטאל דורך אקסידאציע (באפרייענדיק עלעקטראנען).
– בײַ דער קאַטאָדע, פּאַסירט אַ רעדוקציע רעאַקציע (אַקסעפּטירן עלעקטראָנען), וואָס געוויינטלעך נעמט אַרײַן זויערשטאָף אָדער וואַסערשטאָף יאָנען.
מיט אנדערע ווערטער, קען מען קוקן אויף קאראזיע ווי א "קליינע באטעריע" וואס ארבעט קאנטינעווערליך אויף דער מעטאלענער אויבערפלאך, אזוי לאנג ווי עס איז דא אן עלעקטראליט (למשל וואסער) אלס א מיטל פארן קאנדוצירן יאנען.
גרונטלעכע רעאַקציעס פון אייַזן קעראָוזשאַן: קוואלן פון ראַסט
אייַזן (Fe) איז דער מערסט געוויינטלעכער בייַשפּיל אין דיסקוסיעס וועגן קעראָוזשאַן ווייַל עס ראַסט לייכט. ראַסט איז אַ קאָמפּלעקס געמיש, בפֿרט כיידרייטאַד אייַזן אָקסיידן (למשל, Fe₂O₃·nH₂O), אָבער זיין פאָרמירונג ווערט איניציאירט דורך עטלעכע רעאַקציע טריט.
1. אנאדישע רעאקציע: אייזן אקסידאציע
ביי דער אנאד, צעלאָזט זיך אייַזן דורך באַפֿרײַען עלעקטראָנען:
Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
די רעאַקציע פאַראורזאַכט אַז Fe²⁺ יאָנען זאָלן זיך פאָרמירן, וואָס פאַראורזאַכט אַז דער מעטאַל זאָל פאַרלירן מאַסע ביים אַנאָדיש פּונקט. דאָס איז דער אָנהייב פֿון דעם פּראָצעס פֿון "קעראָוזיע" אין מעטאַל.
2. קאַטאָדישע רעאַקציע: זויערשטאָף רעדוקציע
אין נייטראלע אדער אלקאַלישע סביבות (ווי למשל פּשוט וואַסער), איז די מערסט פּראָסט קאַטאָדישע רעאַקציע די רעדוקציע פון צעלאָזטן זויערשטאָף:
אָ₂(ג) + 2ה₂ אָ(ל) + 4ע⁻ → 4אָה⁻(אַק)
עלעקטראָנען וואָס ווערן באַפֿרײַט פֿון דער אַנאָדע פֿליסן צום קאַטאָדע געגנט און ווערן גענוצט צו רעדוצירן זויערשטאָף. די אנוועזנהייט פֿון וואַסער און זויערשטאָף זענען צוויי שליסל פֿאַקטאָרן.
3. פאָרמירונג פון אינטערמידייט קאַמפּאַונד: Fe(OH)₂
די Fe²⁺ יאָנען וואָס ווערן געשאַפן בײַ דער אַנאָדע וועלן רעאַגירן מיט די OH⁻ יאָנען פֿון דער קאַטאָדישער רעאַקציע צו שאַפֿן אַ אָפּזאַץ:
Fe²⁺(aq) + 2OH⁻(aq) → Fe(OH)₂(s)
די דעפּאַזאַץ זענען נאָך נישט לעצטער ראָסט, נאָר זענען "פריע קעראָוזשאַן פּראָדוקטן" וואָס קענען זיך ווייטער ענדערן.
4. ווייטערדיקע אקסידאציע צו Fe(OH)₃ און כיידרירט אייַזן אקסייד
Fe(OH)₂ קען ווערן אקסידירט דורך זויערשטאף צו Fe(OH)₃:
4Fe(OH)₂(s) + אָ₂(ג) + 2H₂O(l) → 4Fe(OH)₃(s)
דערנאך גייט Fe(OH)₃ אונטער טיילווייזע אויסטריקעניש און סטרוקטורעלע רעארגאניזאציע אין דעם כיידרירטן אייַזן אָקסייד וואָס מיר וויסן ווי ראַסט:
Fe(OH)₃(s) → Fe₂O₃·nH₂O(s) + (וואַסער)
ראַסט פּראָדוקטן זענען פּאָרעז און קליבן זיך נישט פעסט, אַזוי זיי באַשיצן נישט די אונטערלייגנדיקע מעטאַל שיכטן. דעריבער, קעראָוזשאַן פון די אייַזן טענד צו פאָרזעצן און ווערן ערגער.
דער עפעקט פון עלעקטראָליטן און זאַלץ יאָנען
קאראזיע וועט זיין פיל שנעלער אין דער אנוועזנהייט פון א גוטן עלעקטראליט, ווי למשל ים-וואסער אדער וואסער וואס אנטהאלט זאלץ. כלאריד יאנען (Cl⁻) זענען איינע פון די געפערלעכסטע קאראזיע פארשנעלערן. זאלץ פארגרעסערט די קאנדוקטיוויטעט פון דער לייזונג, פארגרעסערנדיג דעם עלעקטראכעמישן שטראם אויף דער מעטאל-אייבערפלאך. דערצו, קען כלאריד שאטן די פאסיווע שיכט אויף געוויסע מעטאלן און אויסרופן לאקאליזירטע קאראזיע ווי למשל שפאלט-קעראזיע און גרוב-קעראזיע.
אין אייַזן, קען אַן סביבה וואָס כּולל כלאָר⁻ אויך אָנמוטיקן די פאָרמירונג פון מער נישט-סטאַבילע קעראָוזשאַן פּראָדוקטן און פאַרגיכערן די פאָרמירונג פון קליינע, טיפע אַנאָד פלעקן, וואָס רעזולטירט אין קעראָוזשאַן גרובן וואָס זענען שווער צו דעטעקטירן פון דרויסן.
קאָראָזיע אין זויערע סביבות: וואַסערשטאָף יאָן רעדוקציע
אין אַ זויערער סביבה, קען די קאַטאָדישע רעאַקציע זיך ענדערן. אויב די H⁺ קאָנצענטראַציע איז הויך, איז די דאָמינירנדיקע רעדוקציע רעאַקציע די פאָרמירונג פון וואַסערשטאָף גאַז:
2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g)
בשעת די אנאדישע רעאקציע בלייבט די אויפלעזונג פון דעם מעטאל:
Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
די קאָמבינאַציע באַשנעלערט די ראַטע פון אייַזן אויפלעזונג אין זויער. דערפֿאַר קען דער מעטאַל עראָדירן אָן גרויסע מאָסן אויפגעלייזטן זויערשטאָף. דאָס איז פאַרוואָס רערן אָדער טאַנקען וואָס זענען אויסגעשטעלט צו זויערע פליסיקייטן זענען אין אַ גרעסערן ריזיקירן פון שנעלער קעראָוזשאַן אויב זיי זענען נישט באדעקט אָדער זייער pH איז נישט קאָנטראָלירט.
גאַלוואַנישע קעראָוזשאַן: ווען צוויי מעטאַלן טרעפן זיך
קאראזיע ווערט באאיינפלוסט נישט נאר דורך דער סביבה, נאר אויך דורך די מעטאלן אין קאנטאקט. ווען צוויי אומגלייכע מעטאלן ווערן עלעקטריש פארבונדן אין אן עלעקטראליט, ווערט געשאפן א גאלוואנישע צעל. דער מער אקטיווער (לייכטער אקסידירטער) מעטאל אקטירט אלס די אנאדע און קאראדירט שנעלער, בשעת דער מער איידעלער מעטאל אקטירט אלס די קאטאד און איז רעלאטיוו באשיצט.
למשל, אויב אייַזן קומט אין קאָנטאַקט מיט קופּער אין פייַכטע באַדינגונגען, טענדירט דער אייַזן צו דינען ווי די אַנאָדע און ראַסטן שנעלער. דאָס איז צוליב דעם חילוק אין נאָרמאַלן עלעקטראָד פּאָטענציאַל צווישן די צוויי מעטאַלן, וואָס באַשטימט די ריכטונג פון עלעקטראָן שטראָם.
פּאַסיווע לייַערס און קעראָוזשאַן אויף אַנדערע מעטאַלן
נישט אַלע מעטאַלן קאָראָדירן ווי אייַזן. אַלומינום און ומבאַפלעקט שטאָל, למשל, טענד צו שאַפֿן אַ דין, געדיכטן און פעסט אַדכירענטן אָקסייד שיכט גערופן אַ פּאַסיווער שיכט. די שיכט פאַרהיט די דיפוזיע פון זויערשטאָף און וואַסער צו דער מעטאַל ייבערפלאַך, דערמיט רעדוצירנדיק די קאָראָזיע קורס. אויף אַלומינום, איז די Al₂O₃ שיכט זייער סטאַביל. אין ומבאַפלעקט שטאָל, ווערט די פּאַסיווער שיכט געשטיצט דורך קראָום, שאַפֿנדיק Cr₂O₃.
אבער, די פאסיווע שיכט קען ווערן געשעדיגט דורך געוויסע באדינגונגען, ווי הויכע כלוריד קאנצענטראציעס, זויערשטאף-פעלנדיקע באדינגונגען אין שמאלע לעכער, אדער אונטערשיידן אין לופטונג (זויערשטאף קאנצענטראציע צעלן). ווען די פאסיווע שיכט ווערט צעבראכן אין קליינע שטחים, קען לאקאליזירטע קאראזיע פאסירן זייער שנעל און זיין געפערליך.
פאַקטאָרן וואָס ווירקן אויף קעראָוזשאַן רעאַקציעס
עטלעכע פון די הויפּט פאַקטאָרן וואָס באַשטימען די גיכקייט פון קעראָוזשאַן אַרייַננעמען:
1. צושטעל פון וואַסער און זויערשטאָף: וואַסער אַקט ווי אַן עלעקטראָליט און רעאַקציע מיטל, בשעת זויערשטאָף אַקט ווי אַן אָקסידירנדיק אַגענט אין דער קאַטאָדישער רעאַקציע.
2. סביבה'דיקע pH: זויערע סביבות פארשנעלערן מעטאל אויפלעזונג. אַלקאַלישע סביבות העלפן מאל צו פארמירן א שוץ-שיכט אויף געוויסע מעטאלן.
3. יאָן קאָנצענטראַציע (ספּעציעל כלאָר⁻): פאַרגרעסערט קאַנדאַקטיוויטי און טריגערט לאָקאַלע קעראָוזשאַן.
4. טעמפּעראַטור: בכלל, די ראַטע פון כעמישע רעאַקציעס וואַקסט מיט טעמפּעראַטור, אַזוי קעראָוזשאַן טענד צו זיין שנעלער ביי הויכע טעמפּעראַטורן.
5. פליסיק שטראָם גיכקייט: שטראָם קען עראָדירן די פּראַטעקטיוו שיכט און פאַרגיכערן זויערשטאָף צושטעל, וואָס פאַרשאַפן עראָוזיע-קעראָוזשאַן.
6. אינטערמעטאַלישן קאָנטאַקט: טריגערט גאַלוואַנישע קעראָוזשאַן אויב עס איז אַ פּאָטענציעל חילוק.
קלאָוזינג
קאראזיע איז אין עיקר א סעריע פון אקסידאציע-רעדוקציע רעאקציעס וואס פאסירן ספאנטאן ווען א מעטאל אינטעראקטירט מיט זיין סביבה. אין אייזן, הייבט זיך דער פראצעס אן מיט דער אקסידאציע פון Fe צו Fe²⁺ ביי דער אנאדע און דער רעדוקציע פון זויערשטאף (אדער וואסערשטאף יאנען אין זויערע באדינגונגען) ביי דער קאטאד. דער ענד-פראדוקט איז כיידרירט אייזן אקסייד, באקאנט אלס ראסט. די אנוועזנהייט פון וואסער, זויערשטאף, זאלץ, און pH באדינגונגען באשטימען באדייטנד די ראטע פון דער רעאקציע, ווי אויך מאטעריאל פאקטארן ווי מעטאל פארבינדונג און די מעגלעכקייט צו פארמירן א פאסיווע שיכט. דורך פארשטיין די כעמישע רעאקציעס וואס זענען פארמישט אין דעם קאראזיע פראצעס, קענען מיר דיזיינען צוגעפאסטע פארמיידונג סטראטעגיעס - פון באדעקונגען, אינהיביטאר באנוץ, קאטאדישן שוץ, ביז מאטעריאל אויסוואל - אזוי אז פארלוסטן צוליב קאראזיע קענען ווערן באדייטנד פארקלענערט.
