Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Sự ăn mòn kim loại. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Sự ăn mòn kim loại. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Sự ăn mòn kim loại. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Sự ăn mòn kim loại. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Sự ăn mòn kim loại.
Trang 1Bài 20: ĂN MÒN KIM LOẠI
I Khái niệm
Là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng hoá học của môi trường xung quanh
II Các dạng ăn mòn kim loại
1 Ăn mòn hoá học :
* KN 1: Là sự phá huỷ kim loại do sự tiếp xúc với hơi nước , khí ở nhiệt độ cao
* KN 2: ( SGK) là quá trình oxihóa - khử ,trong đó các e của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường
2Fe + 3Cl2 2FeCl3
Fe + H2O ��� 570 0�Fe3O4 + H2
Fe + H2O ��� 570 0�FeO + H2
* Điều kiện ăn hoá học xảy ra khi kim loại tiếp xúc với khí , hơi nước ở nhiệt độ cao
* Bản chất ăn mòn là quá trình oxi hoá - khử
Kết quả: Kim loại bị ăn mòn : M - ne Mn+
* Đặc điểm của ăn mòn hoá học:
+ Không phát sinh dòng điện
+ Nhiệt độ càng cao thì tốc độ ăn mòn càng nhanh
* Sự ăn mòn hoá học thường xảy ra ở:
+ Những thiết bị của lò đốt
+ Những chi tiết của động cơ đốt trong
+ Những thiết bị tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao
2 Ăn mòn điện hoá:
a Thí nghiệm:
b Khái niệm ,đk , bản chất ăn mòn điện hoá:
* KN: ăn mòn điện hoá là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim và tạo nên dòng điện
* Điều kiện ăn mòn điện hóa: 3 điều kiện
- 2 kim loại làm điện cực phải khác nhau (trong đó kim loại mạnh làm cực âm , kim loại yếu làm cực dương)
- 2 kim loại làm điện cực phải cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện ly
- 2 kim loại tiếp xúc với nhau (trực tiếp hay gián tiếp) qua dây dẫn
Chỳ ý :
1) Không khí ẩm lẫn CO2 là môi trường điện ly ăn mòn nhiều kim loại do:
CO2 + H2O � HCO3- + H+
2) Tốc độ ăn mòn theo kiểu điện hóa phụ thuộc vào:
- Nồng độ dung dịch chất điện ly (nồng độ càng lớn, ăn mòn càng nhanh)
- Vị trí kim loại làm điện cực càng cách xa nhau thì tốc độ ăn mòn càng nhanh
* Cơ chế ăn mòn điện hoá:
- Ở cực âm (kim loại mạnh) xảy ra quá trình oxi hóa kim loại: M – n e Mn+
- Ở cực dương (kim loại yếu) xảy ra quá trình khử ion H+(môi trường điện ly) 2H+ + 2e H2 Kết quả: Kim loại làm cực âm bị ăn mòn
* Bản chất là quá trình oxi hóa khử xảy ra trên bề mặt các điện cực
Trang 2VD : Sắt có lẫn đồng tiếp xúc với môi trường điện li tạo thành 1 pin , trong đó Fe là kim loại hoạt động hơn là cực âm, Cu là cực dương
* Ở cực âm: Fe bị oxi hoá và bị ăn mòn
Ion Fe2+ tan vào môi trường điện li, trên sắt dư e Các e dư này chạy sang Cu (để giảm bớt sự chênh lệch điện tích âm giữa thanh sắt và đồng)
* Ở cực dương: Xảy ra quá trình khử ion H+ và O2
Ion H+ và O2 trong môi trường điện li đến miếng Cu thu e:
Sau đó xảy ra quá trình tạo thành gỉ sắt:
Các hiđroxit sắt này có thể bị mất H2O tạo thành gỉ sắt, có thành phần xác định:
Vận dụng:
VD1: Một vật làm bằng hợp kim Zn - Cu Khi để ra ngoài không khí ẩm có lẫn CO2 thì vật ăn mòn theo kiểu nào? Vì sao Hãy trình bày cơ chế của sự ăn mòn này
Giải
Vật làm bằng hợp kim Zn - Cu khi để ngoài không khí ẩm có lẫn CO2 thì vật bị ăn mòn theo kiểu ăn mòn điện hoá vì khi đó có đủ 3 điều kiện của ăn mòn điện hoá
- Hai kim loại làm điện cực khác nhau
- Hai kim loại tiếp xúc với dung dịch chất điện ky là H+ (môi trường axit)
Do: CO2 + H2O � HCO3
Hai kim loại tiếp xúc với nhau
Phản ứng thế: CO2 + H2O � HCO3- + H+
* Cơ chế:
- Ở cực âm (kim loại mạnh và Zn) xảy ra quá trình oxi hoá Zn - 2e Zn2+
- Ở cực dương kim loại yếu là Cu xảy ra quá trình
Kết quả: Kim loại Zn bị ăn mòn tức vật bị phá huỷ
VD2: Cho một đinh sắt sạch vào dung dịch HCl thì thấy bọt khí thoát ra xung quanh đinh sắt (đinh sắt bị tan) Sau đó thấy bọt khí thoát ra chậm dần Nếu nhỏ thêm vào đó vì giọt dung dịch CuSO4 thì lại thấy bọt khí thoát ra nhanh hơn, đinh sắt bị tan nhanh hơn Hãy giải thích, viết phương trình phản ứng minh hoạ Cho kết quả trên
Giải
Trang 3Cho một đinh sắt sạch vào dung dịch HCl thì thấy bọt khí thoát ra xung quanh đinh sắt (đinh sắt bị tan) Sau đó thấy bọt khí thoát ra chậm dần là do H2 thoát ra bám vào thành sắt làm cho H+ khó tiếp xúc với lớp Fe bên trong
Fe + HCl FeCl2 + H2 Khi nhỏ thêm vào đó dung dịch CuSO4 thì có phương trình phản ứng:
Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu
Kim loại thoát ra bám vào bề mặt thanh sắt nên có đủ 3 điều kiện của ăn mòn điện hoá:
- Hai kim loại làm điện cực khác nhau
- Hai kim loại cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện ly
- Hai kim loại tiếp xúc trực tiếp với nhau
Vì vậy khí thoát ra nhanh hơn, đinh sắt tan nhanh hơn
III Cách chống ăn mòn kim loại:
1) Cách li kim loại với môi trường:
Dùng những chất bền với môi trường phủ lên bề mặt kim loại Đó là:
* Các loại sơn chống gỉ, vecni, dầu mỡ, tráng men, phủ hợp chất polime
* Mạ một số kim loại bền như crom, niken, đồng, kẽm, thiếc lên bề mặt kim loại cần bảo vệ
2) Dùng hợp kim chống gỉ ( hợp kim inox ):
Chế tạo những hợp kim không gỉ trong môi trường không khí, môi trường hoá chất Những hợp kim không gỉ thường đắt tiền, vì vậy sử dụng chúng còn hạn chế
3) Dùng chất chống ăn mòn (chất kìm hãm)
Chất chống ăn mòn làm bề mặt kim loại trở nên thụ động (trơ) đối với môi trường ăn mòn
Ngày nay người ta đã chế tạo được hàng trăm chất chống ăn mòn khác nhau, chúng được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hoá chất
4) Dùng phương pháp điện hóa:
Nối kim loại cần bảo vệ với 1 tấm kim loại khác có tính khử mạnh hơn Ví dụ, để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép, người ta gắn vào vỏ tàu (phần chìm trong nước biển) 1 tấm kẽm Khi tàu hoạt động, tấm kẽm bị ăn mòn dần, vỏ tàu được bảo vệ Sau một thời gian người ta thay tấm kẽm khác