Anod:
Catod: PbO2↓ + 4 H+ + SO42- + 2e- = PbSO4↓+ 2 H2O Pb↓ + SO42- - 2e = PbSO4 ↓
P/ứ tổng cộng : Pb ↓ + PbO2 ↓ + 4H+ + 2 SO42- + 2 PbSO4 ↓ + 2 H2O
Nắp đậy (tháo ra được)
(Chất điện ly = H2SO4) (các bản cực âm bằng lưới nhồi đầy Pb xốo (các bản cựcdương bằng lưới nhồi đầy PbO2 )
ĂV MÒV ( Corrosion)
Khái niệm : Ăn mòn kim loại là quá trình oxy hóa kim loại
chủ yếu là tạo thành các oxid và sulfur.
Cơ chế ăn mòn :
Ăn mòn hóa học : là sự oxy hóa kim loại bởi chất oxy hóa không điện ly có trong khí quyển. Quá trình ăn mòn hóa học không sinh ra dòng chuyển dịch electron giữa kim loại và môi trường ăn mòn.
Ăn mòn điện hóa: sự oxy hóa kim loại do tương tác điện
hóa giữa kim loại và môi trường.
Môi trường ăn mòn là dung dịch chất điện ly tạo ra do sự hòa tan SO 2 , CO 2 , H 2 S,…trong khí quyển vào màng mỏng nước phủ lên bề mặt kim loại.
Quá trình ăn mòn điện hóa sinh ra dòng chuyển dịch electron giữa kim loại và môi trường ăn mòn do tạo thành các pin galvanic cực nhỏ trong kim loại.
Ăn mòn kìm loại theo cơ chế điện hóa
Ăn mòn sinh học: sự ăn mòn do các acid hữu cơ tiết ra bởi các vi sinh vật (nấm mốc,bào tử,…) sống bám
trên bề mặt kim loại
Tác hại của ăn mòn kim loại: rất lớn
(khoảng 20 triệu tấn kim loại bị ăn mòn/năm).
VD :
• rò rỉ đường ống dẫn dầu, khí đốt,
• hư hỏng thực phẩm do ăn mòn bao bì
• gây ô nhiễm môi trường
• chi phí sửa chữa, thay thế thiết bị, chi tiết bị ăn mòn rất lớn
Biện pháp chống ăn mòn kim loại : - dùng hợp kim chịu ăn mòn.
VD: thép silic chịu acid; thép crôm, nickel không gỉ
- dùng lớp phủ bảo vệ về mặt kim loại : sơn, tráng men, phủ kim loại chịu tác dụng ăn mòn (Zn, Al, Sn,..); mạ (Cr, Ni, Au, Ag, Cu,); tạo màng mỏng oxyt / phosphat thụ động
- dùng chất ức chế ăn mòn (VD : NaNO2; K2CrO4, K2Cr2O7, muối
phosphat của natri, một só hợp chất hữu cơ,..) cho vào môi trường ăn mòn lỏng - bảo vệ catod : nối chi tiết máy với cực âm của nguồn 1 chiều bên ngoài hay với bản kim loại khác hoạt động hơn (anod).
VD : bảo vệ Fe với anod bằng Zn, Mg, Al; bảo vệ Cu và hợp kim đồng với anod bằng Fe
- bảo vệ anod (dùng cho kim loại dễ bị thụ động hóa): nối kim loại cần bảo vệ với cực dương của nguồn 1 chiều bên ngoài hay với bản kim loại khác kém hoạt động hơn (catod)
Bảo vệ bể chứa bằng sắt bằng phương pháp bảo vệ catod (Cathodic Protection of an Iron Storage Tank)
Sự điện phân (Electrolysis)
Sự điện phân: quá trình oxy hoá-khử xảy ra trên bề mặt điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua chất điện ly (nóng chảy hay dung dịch)
Điện phân NaCl nóng chảy
Phản ứng điện cực:
Anod (+): a Kh 1 – ne = c Ox 1 ; ε 1 Catod (-): b Ox 2 + ne = d Kh 2 ; ε 2 Phản ứng tổng cộng:
a Kh 1 + b Ox 2 = c Ox 1 + d Kh 2
Thế phân huỷ (E ph ): điện áp tối thiểu cần đặt vào 2 điện cực để sự điện phân bắt đầu xảy ra
Quá thế:
Anod (+): Kh 1 – ne = Ox 1; Catod (-): Ox 2 + ne = Kh 2 Lý thuyết: E ph (LT) = ε ox1/Kh1 - ε Ox2/Kh2
Thực tế: E ph(TT) = (ε ox1/Kh1 + ŋ a ) – (ε Ox2/Kh2 + ŋ c )
= E ph (LT) + (ŋ a – ŋ c )
= E ph(LT) + ŋ
ŋ a , ŋ c , : quá thế anod; quá thấ catod Ŋ = ŋ a – ŋ c ; Ŋ: quá thế
ŋ phụ thuộc bản chất và trạng thái bề mặt của điện cực, thành phần dung dịch, mật độ dòng
Quá thế của các cation kim loại Me n+ trên catod Pt không đáng kể nhưng quá thế của H + trên catod Pt trong dung dịch nước khá lớn
Trong dung dịch nước thế khử của H + chỉ kém âm hơn thế khử của Al 3+ , kim loại kiềm thổ và kim loại kiềm
Trình tự điện phân
Điện phân muối nóng chảy:
MeX n = Me n+ + nX - Catod: xảy ra quá trình khử cation kim loại:
Me n+ + ne = Me
Anod: xảy ra quá trình oxy hoá:
2 X - - 2e = X 2 ↑
VD: Điện phân dung dịch nước NaCl với điện cực Pt NaCl = Na + + Cl -
H 2 O H + + OH -
Catod (-) Anod (+)
H + + 1e = ẵ H 2 ↑ Cl - - 1e = ẵ Cl 2 ↑
Na + OH -
Phản ứng: NaCl +H 2 O = NaOH + ẵ H 2 ↑ + ẵ Cl 2 ↑
Điện phân dung dịch chất điện ly
Me m A n = m Me n+ + n A m- H 2 O H + + OH -