Home » Blog » Ăn mòn kim loại: chất OXH “xì xụp” KL mạnh, “ứ thèm” KL yếu

Ăn mòn kim loại: chất OXH “xì xụp” KL mạnh, “ứ thèm” KL yếu

Tiêu đề bài viết (Ăn mòn kim loại…) được phỏng theo tiêu đề một bài báo xuất bản ngày 14/10/2021: Thực khách Hà Nội xì xụp bát phở, dân Sài Gòn… thèm” !!!

1. Khái quát về Ăn phở VS Ăn mòn kim loại

Ăn mòn kim loại cũng như “xì xụp” (ăn) phở:

  • Thực khách (người ăn) là chất oxi hóa …trong khi Phở là chất khử.
  • Điểm khác nhau ở đây là Thực khách thì ăn Phở, còn Chất oxi hóa lại ăn Electron của kim loại mạnh.

Cũng giống như đi ăn phở

Trên bàn ăn có Phở, Rau sống, Tỏi ngâm, Tương đỏ, Tương đen…, tất cả đều ăn được. Nhưng đương nhiên, Phở là ngon nhất trong số đó; do vậy

  • thực khách chọn món ngon nhất để ăn đầu tiên, nên “xì xụp” Phở lập tức!
  • hậu quả là tô Phở bị vét sạch sành sanh.

Trong cuộc sống có kim loại Sắt (Fe), Bạc (Ag), Vàng (Au), Đồng (Cu), Kẽm (Zn), tất cả đều cho electron (kim loại có tính khử). Nhưng đương nhiên, Zn là “ngon nhất” (dễ cho electron nhất do là kim loại mạnh nhất trong số đó); do vậy

  • chất oxi hóa chọn món ngon nhất để ăn đầu tiên, nên “xì xụp” kim loại mạnh Zn lập tức!
  • hậu quả là thanh Zn bị ăn mòn
Ăn mòn kim loại như ăn phở
Photo: TrongToan on W3chem

2. Bài giảng

2.1. Tên điện cực sai hoài

Điện cực ăn mòn điện hóa
Photo: TrongToan on W3chem

2.2. Bài trình chiếu

Bài giảng dưới đây sẽ có một số hiệu ứng chuyển động không đúng bài giảng gốc. Vui lòng gởi mail nếu cần liên hệ tác giả theo địa chỉ w3chem@gmail.com.

3. Ăn mòn kim loại dạng nào quan trọng?

Ăn mòn hóa học không quan trọng do

  • xảy ra nhất thời (không thường xuyên – như chỉ khi có mưa axit); hoặc ở vùng nhiều nhà máy sản xuất axit.
  • phản ứng xảy ra khi ở nhiệt độ cao.

Ăn mòn điện hóa quan trọng vì

  • xảy ra liên tục, từ lúc kim loại mới được sản xuất cho đến hết cuộc đời kim loại.
  • phản ứng xảy ra ngay ở t0 thường, không cần phải đun nóng.
Ấm nước bị mòn
Ấm nước te tua do bị ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa (Photo by Jørgen Håland on Unsplash)

4. Ba điều kiện để xảy ra ăn mòn điện hoá là gì?

Để xảy ra ăn mòn điện hóa, phải thỏa đồng thời 3 điều kiện sau đây

(1) có các điện cực âm, điện cực dương.

(2) các điện cực tiếp xúc với nhau trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây dẫn.

(3) các điện cực phải cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li.

5. Làm sao biết là ăn mòn điện hóa trong bài tập?

Trong bài tập, dấu hiệu đơn giản nhất để nhận ra ĂN MÒN ĐIỆN HOÁ là:

  • có 2 kim loại khác nhau, khi đó KL mạnh – cực âm ; KL yếu – cực dương.
  • có 1 kim loại và 1 phi kim, khi đó KL – cực âm ; PK – cực dương.

Cực nào bị ăn mòn:

  • Cực âm (kim loại mạnh) bị tan ra – tức bị ăn mòn.
  • Cực dương (kim loại yếu hơn, phi kim) được bảo vệ do không bị mòn.
  • Ăn mòn điện hoá: kim loại mạnh bị phản ứng (tức bị ăn mòn) trước ; kim loại yếu được bảo vệ.

Các ví dụ:

5.1. Cho các cặp kim loại nguyên chất tiếp xúc trực tiếp

với nhau: Fe và Pb; Fe và Zn; Fe và Sn; Fe và Ni. Khi nhúng các cặp kim loại trên vào dung dịch axit, số cặp kim loại trong đó Fe bị phá huỷ trước là 3.

5.2. Gang-Thép bị ăn mòn điện hóa trong không khí ẩm.

Gang-Thép là hợp kim của Fe (kim loại) và C (phi kim) Vậy Fe là cực âm và bị ăn mòn khi để chúng trong không khí ẩm (xem bài giảng trên).

Fe bị ăn mòn
Chỉ cần vài giọt nước, hay để thép vài ngày trong không khí ẩm là bị rỉ sét ngay (Photo by Hans Braxmeier on Pixabay)

5.3. Để kéo dài thời gian sử dụng cho mái tôn,

người ta tráng một lớp Zn mỏng bọc bên ngoài lõi thép (Fe) – nên người ta gọi là TÔN TRÁNG KẼM – màu trắng bạc của Zn. Vì Zn mạnh hơn Fe nên Zn phản ứng trước (tức Zn bị ăn mòn trước). Khi Zn tan hết (lúc này ta thấy tôn chuyển sang màu xám, là màu của lõi Fe lòi ra) ⇒ đến phiên Fe bị ăn mòn. Khi Fe bị mòn hết thì tôn thủng, ta phải thay tôn mới.

5.4. Để bảo vệ vỏ tàu biển làm bằng thép (Fe),

người ta áp vào thành tàu các lá kẽm (Zn). Vì Zn mạnh hơn Fe nên Zn phản ứng trước (tức Zn bị ăn mòn trước), Fe chưa bị mòn ⇒ vỏ tàu không bị thủng. Đến khi Zn tan hết, người ta lại thay bằng các lá Zn mới. (dễ dàng ta hiểu vì sao người ta không tráng vỏ tàu biển bằng lớp Zn giống như trường hợp TÔN TRÁNG KẼM!).

Chống ăn mòn kim loại vỏ tàu
Ốp Zn vào Vỏ tàu biển (Photo: TrongToan on W3chem)

Các ví dụ 5.3, 5.4 là cách chống ăn mòn bằng phương pháp ĐIỆN HOÁ.

6. Làm sao để chống ăn mòn kim loại?

6.1. Sơn phủ là phương pháp thông dụng

Phản ứng xảy ra trong ăn mòn kim loại là phản ứng oxi hóa khử, trong đó:

  • Kim loại là chất khử-luôn mong muốn! cho electron.
  • Chất oxi hóa-luôn sẵn sàng nhận electron từ kim loại.

Muốn sự ăn mòn dừng lại ⇔ phản ứng cho-nhận electron trên không xảy ra, ta phải dẹp chất oxi hóa đi …khi đó, kim loại có muốn cho electron cũng chẳng được; vì còn ai thèm nhận electron đâu!

Sơn phủ ra sao?

Nếu bạn chú ý trong lí thuyết sẽ thấy: chất oxi hóa hình thành là do có mặt H2O. Vậy ta tìm cách làm sao để không có H2O bám lên trên bề mặt kim loại là xong! Có thế:

  1. Dùng khăn lau khô kim loại. Cách này chắc không khả thi với những vật dụng, thiết bị lớn.
  2. Dùng dầu nhớt (xin lại nhớt xe cũ về xài khi bạn đi thay nhớt xe máy) bôi lên mặt kim loại. Lý do: dầu nhớt và H2O không ưa nhau. Một lớp áo bọc bên ngoài kim loại khiến H2O chẳng thể lọt qua được. Cách này hơi dơ và khoảng 4 tháng mình phải bôi lớp dầu nhớt mới; tuy nhiên …rất rẻ và thao tác đơn giản!
  3. Thông dụng: dùng sơn tô trét lên bề mặt kim loại. Cách này là bạn mặc cho kim loại một lớp áo, ngăn cản hơi nước trong không khí bám dính lên kim loại. Tuy nhiên, một sai sót hay mắc phải là: bạn sơn quá dày, mua sơn rẻ tiền… lại vô tình làm lớp sơn bị phồng rộp lên, tạo thành vô số túi rỗng bên trong; hoặc lớp sơn bị nức nẻ tạo thành những rãnh nhỏ. Hơi nước hoặc nước mưa tha hồ tích tụ trong các túi rỗng và rãnh đó; tiếp theo sau đó… vô số chất oxi hóa tạo thành.
Sơn chống ăn mòn
Mái tôn đã sơn …có khi bị ăn mòn còn nhanh hơn bình thường! (Image by Andrew Martin from Pixabay)

6.2. Phương pháp điện hóa – trình độ cao

Khác với cách trên (cách hạn chế sự hình thành chất oxi hóa); trong phương pháp điện hóa, người ta cho chất oxi hóa ăn kim loại thoải mái luôn; nhưng …đánh tráo bằng 1 kim loại khác để chất oxi hóa đừng động vào kim loại cần bảo vệ.

Bạn sẽ hiểu cách này rất đơn giản sau khi đọc câu chuyện giả tưởng sau:

Một nhà hàng muốn cho thực khách đừng ăn món rau muống xào tỏi (có lẽ rau và tỏi là loại hữu cơ cao cấp!). Vậy họ sẽ lừa thực khách bằng cách …bày ra xung quanh đó các món (mà thực khách thấy ngon hơn) như Bò lúc lắc, Pizza, Cá hồi áp chảo. Khi đó,

  • thực khách thấy các món ngon nên ăn trước.
  • rau muống xào tỏi có vẻ bèo… bỏ qua không ăn.

Hai món này ngon quá, còn ai thèm để ý đến rau xào tỏi!

Hến xào bơ
Sò lụa xào bơ ăn kèm bánh mì (Photo by Adrien Sala on Unsplash)
Bò đặc biệt
Bò nướng đặc biệt (Photo by Lily Banse on Unsplash)

Như vậy nhà hàng đã thành công trong việc bảo vệ món Rau xào tỏi rồi!

Tương tự như vậy,

một chiếc tàu đi biển có vỏ bằng thép (Fe) chắc chắn bị ăn mòn rất nhanh. Con người tìm kim loại khác ngon hơn Fe để cho chất oxi hóa ăn mà không thèm động đến Fe; kim loại đó là Zn (bạn nhớ là tính kim loại-tính khử-tính cho e của Zn > Fe).

Có bạn hỏi vì sao dùng Zn mà không phải là một kim loại khác? Chắc có rất nhiều lý do (hiệu quả, giá thành, …???) mà chỉ các nhà nghiên cứu mới trả lời xác đáng. Nếu bạn nào tham khảo được câu trả lời, xin comment bên dưới để nhiều người cùng biết nha.

7. Họ đã làm điều đó như thế nào?

Golden Gate Bridge (Cầu Cổng Vàng) ở Thành phố San Francisco, bang California, Hoa Kỳ. Cây cầu là biểu tượng của San Francisco, California và Hoa Kỳ được quốc tế công nhận.

Ngày 28-11-2021, lần đầu tiên đã có chuyến bay thẳng từ sân bay Tân Sơn Nhất đến sân bay quốc tế San Francisco.

Bạn thử tìm hiểu xem làm cách nào người ta chống ăn mòn kim loại sắt cho Golden Gate Bridge (cầu treo làm bằng thép)?

Cầu Cổng Vàng, Hoa Kỳ
Golden Gate Bridge, San Francisco, California, US (Photo by Alex Bierwagen on Unsplash)
Ăn mòn kim loại ở cầu sắt
Cầu Cổng Vàng dài 2.737m, cao 227m, cách mặt biển 67m, có 6 làn xe (Photo by Edgar Chaparro on Unsplash)

8. Liên kết nhanh

Đọc thêm các bài viết về Kim loại và Hóa lớp 12 tại đây.

Nếu có câu hỏi hoặc ý tưởng mới, hãy lưu lại trong phần bình luận bạn nhé. Câu hỏi và ý tưởng của bạn luôn tuyệt vời.

Đừng quên chia sẻ bài viết lên mạng xã hội để nhiều người cùng học nha bạn.

2 thoughts on “Ăn mòn kim loại: chất OXH “xì xụp” KL mạnh, “ứ thèm” KL yếu

  1. Theo con, do không khí tiếp xúc với lớp kẽm bao bọc bên ngoài trước nên sự ăn mòn với kẽm diễn ra do nó tiếp xúc với kim loại này trước. Vậy, nếu dùng kim loại yếu hơn bao bọc bên ngoài thì có khả thi không ạ?

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

error: Content is protected !!