Коррозия

Деградация металлов, вызванная естественными электрохимическими процессами, называется коррозией. Примером коррозии являются образование ржавчины на железе, потускание серебра и сине-зеленая патина, которая развивается на меди. Коррозия включает окисление металлов. Иногда она является защитной, например, окисление меди или алюминия, при котором на поверхности образуется защитный слой оксида металла или его производных, защищающий основной металл от дальнейшего окисления. В других случаях коррозия может повредить металл, например, ржавчину железа.

Нежелательная окислительно-восстановительные реакции: Ржавчина железа

Ржавчина возникает из-за воздействия железа на кислород и воду. Образование ржавчины предполагает создание гальванической ячейки на поверхности железа, что приводит к образованию железа(II). К соответствующим окислительно-восстановительным реакциям, возникаемым на анодической (окисление железа) и катодной (уменьшение кислорода) областях, образованных на поверхности железа, относятся:

Утюг(II) также реагирует с влажным воздухом, образуя гидрат оксида железа(III), известный как ржавчина.

Стехиометрия гидрата варьируется в зависимости от количества воды, к которой подвергается железо(II), как указано в формуле вещества с помощью x. Влага, наличие кислот и электролитов увеличивает скорость образования ржавчины. В отличие от патины на меди, образование ржавчины не создает защитного слоя, и поэтому коррозия утюга продолжается по мере отслоения ржавчины и подвергает свежий утюг атмосфере.

Предотвращение коррозии

Для предотвращения коррозии можно использовать различные методы. Одним из способов является сохранение окрашенной металлической поверхности во избежание контакта с водой и кислородом. Легирование металлов, таких как смешивание железа с небольшим количеством хрома в нержавеющей стали, является еще одним эффективным способом предотвращения коррозии. Хром собирается около поверхности и подвергается окислению, таким образом, эффективно защищая утюг от коррозии.

Железо и другие металлы также могут быть защищены от коррозии путем гальванизации, процесс, в котором защищаемый металл покрыт слоем более легко окисленного металла, обычно цинка. Если цинковый слой не поврежден, он предотвращает контакт воздуха с основным железом и предотвращает коррозию. Если цинковый слой поврежден коррозией или механическим абразивным покрытием, то железо может быть защищено от коррозии путем катодной защиты, о которой говорится в следующем пункте.

Катодная защита использует принцип преобразования металла для защиты в катод в электрохимической реакции. Это достигается за счет соединения защищаемого металла с более активным или легко окисляемым металлом, таким как цинк или магний, известный как жертвенный анод. Анод разъедает и используется для защиты металла, который служит катодом. Катодная защита чаще всего используется в бытовых приборах, таких как водонагреватели и подземные резервуары для хранения воды. Важно отметить, что катодную защиту можно использовать не только для железа, но и для других металлов.

Этот текст адаптирован к OpenStax, Химия 2е изд., глава 17.6: Коррозия.