18.9: Korozja

Degradacja metali w wyniku naturalnych procesów elektrochemicznych jest znana jako korozja. Przykładem korozji są rdza na żelazie, matowienie srebra i niebiesko-zielona patyna, która rozwija się na miedzi. Korozja polega na utlenianiu metali. Czasami ma działanie ochronne, takie jak utlenianie miedzi lub aluminium, w którym na powierzchni tworzy się ochronna warstwa tlenku metalu lub jego pochodnych, chroniąca metal znajdujący się pod spodem przed dalszym utlenianiem. W innych przypadkach korozja jest uszkadzająca dla metalu, na przykład rdzewienie żelaza.

Niepożądana reakcja redoks: rdzewienie żelaza

Rdzewienie następuje z powodu wystawienia żelaza na działanie tlenu i wody. Powstawanie rdzy polega na tworzeniu się ogniwa galwanicznego na powierzchni żelaza, w wyniku czego powstaje żelazo(II). Odpowiednie reakcje redoks, które zachodzą w regionach anodowych (utlenianie żelaza) i katodowych (redukcja tlenu) powstających na powierzchni żelaza, obejmują:

Żelazo(II) dalej reaguje z wilgotnym powietrzem, tworząc hydrat tlenku żelaza(III), powszechnie znany jako rdza.

Stechiometria hydratu zmienia się w zależności od ilości wody, na którą narażone jest żelazo(II), na co wskazuje użycie x we wzorze związku. Wilgoć, obecność kwasów i elektrolitów zwiększa szybkość powstawania rdzy. W przeciwieństwie do patyny na miedzi, powstawanie rdzy nie tworzy warstwy ochronnej, a więc korozja żelaza trwa nadal, gdy rdza łuszczy się i wystawia świeże żelazo na działanie atmosfery.

Zapobieganie korozji

Aby zapobiec korozji, można zastosować różne metody. Jednym ze sposobów jest pomalowanie metalowej powierzchni, aby uniknąć kontaktu z wodą i tlenem. Stapianie metali, takie jak mieszanie żelaza z niewielkimi ilościami chromu w stali nierdzewnej, jest kolejną skuteczną metodą zapobiegania korozji. Chrom gromadzi się przy powierzchni i ulega utlenianiu, dzięki czemu skutecznie chroni żelazo przed korozją.

Żelazo i inne metale mogą być również chronione przed korozją przez galwanizację, proces, w którym metal, który ma być chroniony, jest pokryty warstwą łatwiej utleniającego się metalu, zwykle. Gdy warstwa jest nienaruszona, zapobiega kontaktowi powietrza z leżącym pod spodem żelazem, a tym samym zapobiega korozji. Jeśli warstwa zostanie naruszona przez korozję lub ścieranie mechaniczne, żelazo może być nadal chronione przed korozją za pomocą procesu ochrony katodowej, który opisano w następnym akapicie.

Ochrona katodowa wykorzystuje zasadę przekształcania metalu, który ma być chroniony, w katodę w reakcji elektrochemicznej. Osiąga się to poprzez połączenie chronionego metalu z bardziej aktywnym lub łatwo utleniającym się metalem, takim jak lub magnez, znanym jako anoda protektorowa. Anoda koroduje i zużywa się, chroniąc metal, który służy jako katoda. Ochrona katodowa jest najczęściej stosowana w urządzeniach gospodarstwa domowego, takich jak podgrzewacze wody i podziemne zbiorniki magazynujące wodę. Co ważne, ochrona katodowa może być stosowana w przypadku metali innych niż tylko żelazo.

Ten tekst został zaadaptowany z OpenStax, Chemia 2e, Rozdział 17.6: Korozja.