Coroziunea este un proces nedorit prin care multe metale cu potenţiale de oxidare pozitive sau slab negative sunt transformate în compuşi ai lor. Bine cunoscută şi deosebit de păgubitoare pentru economie este ruginirea ferului, de care ne vom ocupa întâi aici.
Pentru ca ferul să riginească este necesară prezenţa simultantă a aerului şi a apei. În aer uscat ferul nu rugineşte, nici în apă deoxigenată. Prezenţa acizilor şi a numitor săruri (de ex. a celor din apa de mare, NaCl, MgCl2 etc.) favorizează mult coroziunea. Alte săruri (de ex. Na2CO3) dinpotrivă înhibă coroziunea.
Reacţiile care au loc la ruginirea ferului sunt, după cunoştiinţele noastre, următoarele:
Fe -----> Fe˛ + 2é (a)
2H2O + 2é ----> 2H + 2H2O (b)
Dacă concentraţia ionilor de hidrogen este mare şi deci reacţiile (a) şi (b) sunt rapide, atomii de hidrogen care se formează se împreună dând molecule de hidrogen; pe suprafaţa ferului apar broboane de hidrogen gazos (2H ---> H2). În mod normal atomii de hidrogen reacţionează însă cu moleculele de oxigen, dizolvate în apă, dând apă:
2H + 1/2O2(soluţie) ---> H2O (c)
Ionii Fe˛ formaţi în reacţia (a) reacţionează cu apă conţinând oxigen (din aer, dizolvat) şi dă rugina (identică cu mineralul lepidocrocita;), ăn care ferul este în starea de oxidare +3:
2Fe˛ + 1/2 O2 + 7H2O ---> 2Fe(O)OH + 4 H2O (d)
În reacţia (d) se formează deci ioni de hidrogen, care se consumă în reacţia (b). Apa naturală conţine întotdeauna puţin bioxid de carbon dizolvat, care, la aceste concentraţii joase, formează cu apa acid carbonicŞ CO2+H2O ---> H2CO3. În mare parte ionizatŞ H2CO3 + H2O ---> H2O + HCO3. Aceste concentraţii joase de ioni de hidrogen sunt suficiente pentru a iniţia ruginirea.
Reacţiile (a) şi (b) nu au loc neapărat în acelaşi punct al bucăţii de fer care rugineşte. Electronii ce iau naştere în reacţia (a) pot curge prin fer şi da naştere la atomi H în alt loc. Procesul acesta este mult favorizat dacă în acest al doilea punct se află (în contact metaliccu ferul) un alt metal , o impuritate, cu potenţial de oxidare mai puţin pozitiv decât ferul (de ex. cupru). Chiar in fierul industrial obişnuit, unele puncte ale suprafeţei ("puncte anodice") sunt mai reactive, dau naştere mai uşor unor ioni Fe˛, conform reacţiei (a). Ţn alte puncte ("puncte catodice") are loc reacţia (b). Diferenţa între potenţialele punctelor anodice şi catodice se datoreşte unor mici variaţii locale în compoziţia sau chiar numai în forma cristalină a metalului. Evident că, simultant cu circulaţia electronilor prin metal, trebuie să aibă loc şi un transport de ioni în circuitul exterior (de ex. prin pământul umed, la obiecte de fier îngropate). De aceea electroliţii accelerează mult coroziunea.
Referat trimis de
in data de
2007-05-04 -
Referate ChimieAi un referat personal? Trimite-l chiar acum pentru a-l publica.
