Ăn mòn điện hóa là một quá trình phá hủy kim loại do tác dụng của môi trường điện ly, trong đó kim loại đóng vai trò là điện cực và xảy ra các phản ứng oxi hóa khử. Để xác định thí nghiệm nào xảy ra ăn mòn điện hóa, cần xem xét các yếu tố như sự khác biệt về điện thế giữa các kim loại, sự có mặt của chất điện ly, và khả năng hình thành pin điện hóa.
Dưới đây là phân tích chi tiết một số thí nghiệm thường gặp và xác định xem chúng có xảy ra ăn mòn điện hóa hay không:
| Thí nghiệm | Ăn mòn điện hóa | Giải thích |
|---|---|---|
| a) Ngâm lá đồng trong dung dịch AgNO3. | Có | Đồng (Cu) có tính khử mạnh hơn bạc (Ag), nên Cu sẽ bị oxi hóa, còn Ag+ bị khử tạo thành Ag bám trên bề mặt Cu, tạo thành pin điện hóa. |
| b) Ngâm lá kẽm trong dung dịch HCl loãng. | Không | Kẽm (Zn) tác dụng trực tiếp với HCl tạo ra khí H2 và muối ZnCl2. Đây là ăn mòn hóa học, không phải ăn mòn điện hóa vì không có sự hình thành pin điện hóa. |
| c) Ngâm lá nhôm trong dung dịch NaOH. | Không | Nhôm (Al) tác dụng trực tiếp với NaOH tạo ra muối NaAlO2 và khí H2. Tương tự như trên, đây là ăn mòn hóa học. |
| d) Ngâm lá sắt được quấn dây đồng trong dung dịch HCl. | Có | Sắt (Fe) và đồng (Cu) tạo thành một cặp điện cực. Trong dung dịch HCl, Fe bị ăn mòn (anot) và Cu là catot, xảy ra ăn mòn điện hóa. |
| e) Đặt một vật bằng gang ngoài không khí ẩm. | Có | Gang chứa Fe và C, trong môi trường ẩm, Fe bị ăn mòn điện hóa, C đóng vai trò là cực dương. |
| g) Ngâm một miếng đồng vào dung dịch Fe2(SO4)3. | Không | Đồng không khử được Fe3+ thành Fe2+ nên không xảy ra ăn mòn điện hóa. |
| h) Nhúng sợi dây bạc trong dung dịch HNO3. | Không | Bạc (Ag) tác dụng trực tiếp với HNO3, tạo ra các sản phẩm khử của HNO3 và muối AgNO3. Đây là ăn mòn hóa học. |
| i) Đốt bột nhôm trong khí O2. | Không | Đây là phản ứng oxi hóa khử trực tiếp giữa Al và O2 tạo thành Al2O3, không phải ăn mòn điện hóa. |
Alt: Biểu tượng đề thi minh họa cho các thí nghiệm về ăn mòn điện hóa.
| Thí nghiệm | Ăn mòn điện hóa | Giải thích |
|---|---|---|
| k) Cho thanh sắt tiếp xúc với thanh đồng rồi đồng thời nhúng vào dung dịch HCl. | Có | Tương tự như thí nghiệm d, Fe và Cu tạo thành cặp điện cực, Fe bị ăn mòn. |
| l) Thanh kẽm nhúng trong dung dịch CuSO4. | Có | Kẽm (Zn) có tính khử mạnh hơn đồng (Cu), nên Zn sẽ đẩy Cu ra khỏi dung dịch CuSO4 và tạo thành ZnSO4. Zn bị ăn mòn (anot), Cu bám vào Zn (catot) tạo thành pin điện hóa. |
| m) Nhúng thanh thép vào dung dịch HNO3 loãng. | Có | Thép chứa Fe và C. Trong dung dịch HNO3 loãng, Fe bị ăn mòn điện hóa, C đóng vai trò là cực dương. |
Các yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn điện hóa:
- Bản chất kim loại: Kim loại có tính khử mạnh hơn dễ bị ăn mòn hơn.
- Môi trường điện ly: Nồng độ chất điện ly, pH, nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn.
- Sự có mặt của các chất xúc tác: Một số chất có thể làm tăng tốc độ ăn mòn.
Alt: Hình ảnh minh họa thí nghiệm ăn mòn điện hóa của gang trong môi trường không khí ẩm, thể hiện sự hình thành gỉ sét.
Lưu ý:
- Ăn mòn điện hóa chỉ xảy ra khi có sự hình thành pin điện hóa, tức là có hai điện cực khác nhau về điện thế và được nhúng trong dung dịch điện ly.
- Ăn mòn hóa học là quá trình kim loại bị phá hủy do tác dụng trực tiếp với các chất trong môi trường mà không có sự hình thành pin điện hóa.
Alt: Thí nghiệm minh họa thanh kẽm nhúng trong dung dịch CuSO4, kẽm tan dần và đồng kim loại bám vào.
Việc hiểu rõ các nguyên tắc và yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn điện hóa giúp chúng ta có thể đưa ra các biện pháp bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn, kéo dài tuổi thọ của các công trình và thiết bị.
