Bài 21. Sự ăn mòn kim loại và bảo vệ kim loại không bị ăn mòn

Ăn mòn kim loại
I.Sự ăn mòn kim loại
1. Khái niệm

Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại (hợp kim) dưới tác dụng hoá học của môi trường.

Bản chất của sự ăn mòn kim loại:
M - ne ?






Ăn mòn hoá học
Ăn mòn điện hoá
2. Phân loại:
II. Ăn mòn hoá học
Lµ sù ph¸ huû kim lo¹i hay( hîp kim) b»ng c¸c ph¶n øng ho¸ häc do kim lo¹i tiÕp xóc víi khÝ hoÆc h¬i n­íc ë nhiÖt ®é cao.
VÝ dô:
*Al bÞ oxi ho¸ bëi oxi kh«ng khÝ.
4Al + 3O2 = Al2O3.
*S¾t bÞ gØ khi tiÕp xóc víi h¬i n­íc ë nhiÖt ®é cao:

Mai:

1.Định nghĩa:
II. Ăn mòn hoá học
2. Đặc điểm :
- Chỉ xảy ra các phản ứng hoá học đơn giản.
- Không phát sinh dòng điện.
- Nhiệt độ môi trường càng cao thì tốc độ ăn mòn hoá học càng lớn.
III. Ăn mòn điện hoá
1. Định nghĩa:
Là sự phá huỷ kim loại hay hợp kim do kim loại tiếp xúc với dung dịch điện li và có phát sinh dòng điện.
Ví dụ:
- Vỏ tàu chìm trong nước, kim loại tiếp xúc với không khí ẩm .

Thời điểm ban đầu
Sau 1 thời gian thí nghiệm
2. Thí nghiệm về ăn mòn điện hoá
Thí nghiệm 1

Nhận xét:
Thanh kẽm bị ăn mòn liên tục và rất nhanh.
Kim vôn kế lệch ? chứng tỏ trong mạch có dòng điện.
Bọt khí hidro thoát ra.
Giải thích:

Thay lá đồng bằng lá kẽm:
Hai kim loại phải khác nhau.(1)

Thí nghiệm 1:
3. Điều kiện có ăn mòn điện hoá
Thí nghiệm 2:
Bỏ dây dẫn:
Hai kim loại tiếp xúc với nhau:
=> C¸c kim lo¹i ph¶i nèi tiÕp víi nhau qua d©y dÉn hoÆc tiÕp xóc trùc tiÕp víi nhau.(2)
Thí nghiệm 3:

* Thay dung dịch điện li bằng dung dịch không điện ly
dung dịch không điện ly
=> Các điện cực cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li.(3)
Điều kiện có ăn mòn điện hoá

Các điện cực phải khác nhau: cặp kim loại khác nhau, cặp kim loại -phi kim, cặp kim loại hợp chất hoá học
Các điện cực phải tiếp xúc với nhau ( hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây dẫn).
Các điện cực cùng tiếp xúc với dung dich chất điện li.
Ví dụ 1:
Giải thích tại sao gang và thép bị ăn mòn trong không khí ẩm.
Gợi ý:
Gang và thép là hợp kim của Fe và C.
Không khí ẩm là dung dịch điện ly vì: Hơi nước trong không khí hoà tan 1 số oxit axit như

4. Cơ chế ăn mòn điện hoá
* Cực âm(Fe):



Tại đây tiếp tục xảy ra phản ứng hoá học giữa các chất trong dung dịch với các ion sắt
* Cực dương(C,C3Fe):
Xảy ra quá trình khử
(MT axit )
(MT kiềm , trung tính)
Xét cơ chế ăn mòn vật bằng gang hoặc thép:
Phiếu học tập số 1
Quan sát cơ chế của sự ăn mòn gang, thép và cho biết:
1. Dòng e di chuyển theo chiều nào, từ đó xác định các điện cực: cực âm......, cực dương......
2. Các quá trình xảy ra tại các điện cực:
a. tại cực âm -----------------------------------------------------------------
b. tại cực dương ------------------------------------------------------------------
2. Quá trình trên có giống với quá trình xảy ra khi cho 1 thanh Fe vào dung dich axit HCl không? (lưu ý sự khác nhau giữa sự trao đổi e trong 2 trường hợp).Nếu khác thì khác ở chỗ nào? (lưu ý sự khác nhau giữa sự trao đổi e trong 2 trường hợp)
..............................


Phiếu học tập số 2
Viết cơ chế của sự ăn mòn 1 vật làm từ đồng và kẽm trong không khí ẩm
1. Xác định các điện cực
Cực âm là:..
Cực dương là..
Vì lí do....................
2. Các phản ứng xảy ra trên các điện cực:
Cực âm................
Cực dương.............

5.Bản chất ăn mòn điện hoá
Là một quá trình oxi hoá khử xảy ra trên bề mặt các điện cực, có phát sinh ra dòng điện.
Cực âm:
+ Là kim loại mạnh nhất trong vật liệu.
+ Tại đây xảy ra quá trình oxi hoá kim loại.
Cực dương:
+Là phần còn lại của vật liệu.
+Tại đây xảy ra quá trình khử các ion hoặc nước

IV. C¸ch chèng ¨n mßn kim lo¹i
*Nguyên tắc chung:
Hạn chế hoặc triệt tiêu ảnh hưởng của môi trường
với kim loại.


*Các phương pháp:
Cách ly kim loại với môi trường
Dùng hợp kim chống gỉ (inox).
Dùng chất chống ăn mòn.
Dùng phương pháp điện hoá.


1. Cách ly kim loại với môi trường
Dùng các chất bền với môi trường phủ lên bề mặt kim loại.
a) Các loại sơn chống gỉ, vecni, dầu mỡ, men, hợp chất polime.
b) Một số kim loại Cr, Ni, Cu, Zn, Sn..
c) Một số hợp chất hoá học bền: oxit kim loại, photphat kim loại (tạo màng).
2. Dùng hợp kim chống gỉ
Ví dụ:
Inox:
Hợp kim của Fe_Cr_Ni, khó bị ăn mòn trong các môi trường.
3. Dùng chất chống ăn mòn.

Ví dụ:
Urotrophin: làm cho bề mặt kim loại thụ động với axit.
4. Dùng phương pháp điện hoá.
* Xem xét ví dụ

Nguyên tắc: Gắn vật cần bảo vệ với kim loại khác mạnh hơn (kim loại mạnh hơn đó sẽ bị ăn mòn trước).
Ví dụ 2:
Hiện tượng gì sẽ xảy ra khi để vật bằng sắt tráng (mạ) thiếc hoặc sắt tráng (mạ) kẽm trong không khí ẩm .Giải thích?
Gợi ý : So sánh tính khử của các kim loại
(xem dãy thế điện hoá của các kim loại)
*Lời giải:





Ví dụ :
Gắn các tấm kẽm vào phía ngoài vỏ tàu biển bằng thép (phần chìm trong nước biển).
V. Bài tập củng cố
Có 2 ống nghiệm đều chứa dung dịch H2SO4 loãng. Cho thêm vào mỗi ống nghiệm một viên Zn; sau đó nhỏ thêm vài giọt dung dịch CuSO4 vào một ống nghiệm
So sánh hiện tượng xảy ra ở hai ống nghiệm và giải thích.
Bài 1:

đáp án:

ống 1: Zn + H2SO4
ống 2:Zn + H2SO4 + CuSO4


Hiện tượng:
ở cả hai ống,viên kẽm tan dần, và có khí H2 thoát ra
ở ống 2 khí H2 thoát ra mãnh liệt hơn.

Giải thích:
ở ống thứ 2 có sự tạo thành pin điện hoá Zn-Cu. Do Zn (cực âm) bị ăn mòn nhanh hơn.

Bài 2:

Một sợi dây đồng nối tiếp với một sợi dây nhôm để ngoài trời. Hãy cho biết hiện tượng gì xảy ra ở chỗ nối của 2 kim loại.
Giải thích và cho lời khuyên.
đáp án


ở chỗ nối của 2 kim loại xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hoá.
Cực âm(Al): Al - 3e ? Al3+
Cực dương(Cu): 2H+ +2e? H2

Kết quả:
Sau một thời gian dây nhôm bị ăn mòn và đứt.
Vì vậy, tốt nhất nên nối những đoạn dây cùng chất với nhau để hạn chế sự ăn mòn điện hoá.

Phiếu học tập số 1
Trong những hiện tượng sau đâu là hiện tuợng ăn mòn điên hoá:
1.Sắt bị gỉ khi để trong không khí ẩm
2.Thanh nhôm bị phủ lớp oxit bên ngoài khi để trong không khí
3.Sắt tạo gỉ khi tiếp xúc hơi nước ở nhiệt độ cao
4Các ống dẫn khí Clo trong các nhà máy sản xuất
5Con taù bị gỉ do chìm trong nước biển





Phiếu học tập số 2
So sánh những điểm khác nhau và giống nhau giữa các phản ứng oxi hoá khử thông thường và phản ứng oxi hoá khử xảy ra trong pin điện.
Giống nhau -----------------------------------------------------------------------------------------------------------
Khác nhau-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------