GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 PHẦN I CHUYÊN ĐỀ ĐIỆN PHÂN I -KHÁI NIỆM VÀ CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH ĐIỆN PHÂN Khái niệm - Sự điện phân trình oxi hóa – khử xảy bề mặt điện cực có dòng điện chiều qua chất điện li nóng chảy dung dịch chất điện li - Sự điện phân trình sử dụng điện để tạo biến đổi hóa học Cơ chế trình điện phân Cation (+) di chuyển phía catot xảy trình khử Anion (-) di chuyển phía anot xảy trình oxi hóa Cực âm (-) Catot Cực dương (+) Anot 3+ 2+ 2+ Fe ; Cu ; Zn S2- ; Cl- ; Br- ; IFe3+ + 1e  Fe2+ S2-2e  S 2+ Cu + 2e  Cu 2I - 2e  I2 2+ Fe + 2e  Fe 2Br -2e  Br2 2+ Zn + 2e  Zn 2Cl - - 2e  Cl2 Dưới tác dụng điện trường cation chuyển dời phía catot,còn anion chuyển phía anot điện cực - catot xảy trình khử: cation có tính oxi hóa mạnh nhận electron nguồn điện trước - anot xảy trình oxi hóa: anion có tính khử mạnh nhường electron cho nguồn điện trước - Trong trình điện phân, tác dụng điện trường cation chạy cực âm (catot) anion chạy điện cực dương (anot), xảy phản ứng điện cực (sự phóng điện) - Tại catot xảy trình khử cation (Mn+ + ne → M) anot xảy trình oxi hóa anion (Xn- → X + ne) - Người ta phân biệt: điện phân chất điện li nóng chảy, điện phân dung dịch chất điện li nước, điện phân dùng điện cực dương tan II – SỰ ĐIỆN PHÂN CÁC CHẤT ĐIỆN LI Điện phân chất điện li nóng chảy Nguyên tắc: Trong thực tế, người ta thường tiến hành điện phân hợp chất (muối, bazơ, oxit),áp dụng MCln, M(OH)n Al2O3 (M kim loại nhóm IA IIA) nóng chảy kim loại có tính khử mạnh Li, Na, K, Ba, Ca, Mg, Al (các kim loại mạnh tử Al trở trước dãy điện cực) Ví dụ 1: Điện phân NaCl nóng chảy biểu diễn sơ đồ: Catot ( – ) NaCl Anot ( + ) + 2| Na + e → Na 2Cl- → Cl2 + 2e Phương trình điện phân là: 2NaCl 2Na + Cl2 Cần có màng ngăn không cho Cl2 tác dụng trở lại với Na trạng thái nóng chảy làm giảm hiệu suất trình điện phân Một số chất phụ gia NaF, KCl giúp làm giảm nhiệt độ nóng chảy hệ… GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 Ví dụ 2: Điện phân NaOH nóng chảy biểu diễn sơ đồ: Catot ( – ) NaOH Anot ( + ) + 4| Na + 1e → Na 4OH- → O2 + 2H2O + 4e Phương trình điện phân là: 4NaOH 4Na + O2 + 2H2O Ví dụ 3: Điện phân Al2O3 nóng chảy pha thêm criolit (Na3AlF6) biểu diễn sơ đồ: Catot ( – ) Al2O3 Anot ( + ) 3+ 4| Al + 3e → Al 3| 2O2- → O2 + 4e Phương trình điện phân là: 2Al2O3 4Al + 3O2 Criolit (Na3AlF6) có vai trò quan trọng làm giảm nhiệt độ nóng chảy Al2O3 từ 2050oC xuống khoảng 900oC, làm tăng độ dẫn điện hệ tạo lớp ngăn cách sản phẩm điện phân môi trường Anot làm than chì điện cực bị ăn mòn dần chúng cháy oxi sinh: C + O2 CO2 2C + O2 2CO  phương pháp dùng để điều chế Al công nghiệp từ quặng Al 2O3.nH2O Điện phân dung dịch chất điện li nước Trong điện phân dung dịch, ion chất điện li phân li có ion H + OHcủa nước Do việc xác định sản phẩm điện phân phức tạp Tùy thuộc vào tính khử tính oxi hóa ion có bình điện phân mà ta thu sản phẩm khác Ví dụ điện phân dung dịch NaCl, ion Na+, H+(H2O) chạy catot ion Cl-, OH(H2O) chạy anod Ion số chúng phóng điện điện cực Cơ sở để giải đề dựa vào giá trị oxi hóa – khử cặp Trong trình điện phân, catot diễn khử Vì có nhiều dạng oxi hóa trước hết dạng oxi hóa cặp lớn bị khử trước Ngược lại anot diễn oxi hóa dạng khử cặp oxi hóa – khử nhỏ trước a) Khả phóng điện cation catot: Ở catot xảy trình khử sau đây: - Mn+ + ne → M - 2H+(axit) + 2e → H2 - Hoặc ion hiđro nước bị khử: 2H2O + 2e → H2 + 2OHDạng oxi hóa cặp lớn dễ bị khử Theo dãy oxi hóa – khử khả bị khử ion kim loại sau: - Các cation từ Zn2+ đến cuối dãy Hg2+, Cu2+, Fe3+, Ag+…dễ bị khử thứ tự tăng dần - Từ Al3+ đến ion đầu dãy Na+, Ca2+, K+…không bị khử dung dịch - Các ion H+ axit dễ bị khử ion H+ nước b) Khả phóng điện anion anot: Ở anot xảy trình oxi hóa anion gốc axit Cl-, S2-…hoặc ion OH- bazơ kiềm nước - 2Cl- → Cl2 + 2e - 4OH- → O2 + 2H2O + 4e - Hoặc ion OH- nước bị oxi hóa: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e Dạng khử cặp oxi hóa – khử nhỏ dễ bị oxi hóa Theo dãy oxi hóa – khử khả bị oxi hóa anion sau: - Các anion gốc axit không chứa oxi dễ bị oxi hóa theo thứ tự: GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 2– – – – – – ….S > I > Br > Cl > RCOO > OH > H2O - Các anion gốc axit NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-…không bị oxi hóa - Riêng ion OH- kiềm nước khó bị oxi hóa ion S2-, I-, Br-, Cl-… - Nếu điện phân không dùng anot trơ graphit, platin (Pt) mà dùng kim loại Ni, Cu, Ag…thì kim loại dễ bị oxi hóa anion oxi hóa – khử chúng thấp hơn, chúng tan vào dung dịch (anot tan) c) Một số ví dụ: Ví dụ1: - Điện phân dung dịch CuCl2 với anot trơ biểu diễn sơ đồ: Catot ( – ) CuCl2 Anot ( + ) Cu2+ + 2e Cu 2ClCl2 + 2e Phương trình điện phân là: CuCl2 Cu + Cl2 Ví dụ 2: - Điện phân dung dịch K2SO4 với anot trơ biểu diễn sơ đồ: Catot (–) K2SO4 Anot (+) + H2O, K (H2O) H2O, SO422| 2H2O + 2e H2 + 2OH2H2O O2 + 4H+ + 4e Phương trình điện phân là: 2H2O 2H2 + O2 Ví dụ 3: - Điện phân dung dịch NaCl bão hòa với điện cực trơ có màng ngăn biểu diễn sơ đồ: Catot ( – ) NaCl Anot ( + ) H2O, Na+ (H2O) Cl-, H2O 2H2O + 2e H2 + 2OH2ClCl2 + 2e Phương trình điện phân là: 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2 Nếu màng ngăn thì: Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O nên phương trình điện phân là: NaCl + H2O NaClO + H2 Ví dụ 4: - Điện phân dung dịch NiSO4 với anot trơ biểu diễn sơ đồ: Catot ( – ) NiSO4 Anot ( + ) 2+ Ni , H2O (H2O) H2O, SO422| Ni2+ + 2e Ni 2H2O O2 + 4H+ + 4e Phương trình điện phân là: 2NiSO4 + 2H2O 2Ni + 2H2SO4 + O2 Ví dụ 5: - Điện phân dung dịch NiSO4 với anot Cu biểu diễn sơ đồ: Catot ( – ) NiSO4 Cu ( + ) Ni2+, H2O (H2O) H2O, SO42Ni2+ + 2e Ni Cu Cu2+ + 2e Phương trình điện phân là: NiSO4 + Cu CuSO4 + Ni - Điện phân dung dịch CuSO4 với anot Cu (như hình vẽ sau đây): Ở catot ( – ): Cu2+(dd) + 2e Cu làm giảm nồng độ ion Cu2+ bên nhánh trái ống chữ U Ở anot ( + ): Cu(r) Cu2+(dd) + 2e làm tăng nồng độ ion Cu2+ bên nhánh trái ống chữ U anot bị hòa tan Phương trình điện phân là: Cu(r) + Cu2+(dd) Cu2+(dd) + Cu(r) Vi dụ 6: - Điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl3, CuCl2 HCl với anot trơ biểu diễn sơ đồ: Catot ( – ) FeCl3, CuCl2, HCl Anot ( + ) 3+ 2+ + Fe , Cu , H GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 3+ 2+ 2| Fe + 1e Fe Cu2+ + 2e Cu 2ClCl2 + 2e + 2H + 2e H2 Fe2+ + 2e Fe Quá trình điện phân xảy điện cực là: 2FeCl3 2FeCl2 + Cl2 CuCl2 Cu + Cl2 2HCl H2 + Cl2 FeCl2 Fe + Cl2 III – ĐỊNH LUẬT FARADAY Khối lượng chất giải phóng điện cực tỉ lệ với điện lượng qua dung dịch đương lượng chất m= Trong đó: - m: khối lượng chất giải phóng điện cực (gam) - A: khối lượng mol nguyên tử chất thu điện cực - n: số electron mà nguyên tử ion cho nhận - I: cường độ dòng điện (A) - t: thời gian điện phân (s) - F: số Faraday điện tích mol electron hay điện lượng cần thiết để mol electron chuyển dời mạch catot anot (F = 1,602.10-19.6,022.1023 ≈ 96500 C.mol-1) - : đương lượng gam hóa học Biểu thức liên hệ: Q = I.t = 96500.ne ne = (ne số mol electron trao đổi điện cực) Ví dụ: Điện phân 100 ml dung dịch NaCl với điện cực trơ có màng ngăn với cường độ dòng điện I = 1,93A Dung dịch thu sau điện phân có pH = 12 Biết thể tích dung dịch không đổi, clo không hòa tan nước hiệu suất điện phân 100% Thời gian tiến hành điện phân là: A 50 s B 60 s C 100 s D 200 s Giải: pH = 12 [OH ] = 10-2 nOH- = 10-3 M Tại catot (–) xảy phản ứng: 2H2O + 2e H2 + 2OH- ne = 10-3 mol t= = = 50 s mH2 = 10-3 gam t= = 50 s Đáp án A IV - ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN PHÂN Sự điện phân có nhiều ứng dụng công nghiệp Điều chế kim loại: - phương pháp điện phân nóng chảy: dùng để điều chế kim loại có tính khử mạnh kể tử Al trở Li dãy điện cực GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 - phương pháp điện phân dung dịch: dùng để điều chế kim loại có tính khử trung bình yếu tử sau Al đến Au dãy điện cực Điều chế số phi kim quan trọng như: H2, O2, F2, Cl2 Điều chế số hợp chất như: NaOH, H2O2, nước Gia – ven Tinh chế số kim loại Cu, Pb, Zn Fe Ag, Au… Mạ điện Điện phân với anot tan dùng mạ điện, nhằm bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn tạo vẻ đẹp cho vật mạ Anot kim loại dùng để mạ (như hình vẽ vàng) catot vật cần mạ (cái thìa) Lớp mạ thường mỏng, có độ dày từ 5.10-5 ÷ 1.10-3 cm Biên soạn, GV: TRẦN TRỌNG BÌNH PHẦN II NGUỒN ĐIỆN HÓA HỌC I-NGUỒN ĐIỆN HÓA HỌC Trong thực tế có nhiều đường để có lượng điện: nhiệt điện, thủy điện, lượg điện hạt nhân, nguồn điện hóa học, lượng mặt trời, sức gió…Phần lượng nguồn điện hóa học cung cấp không lớn so với tổng lượng điện khai thác, song có ý nghĩa quan trọng Hiệu suất chuyển hóa thành điện nguồn điện hóa học cấp cao mặt lý thuyết đạt 90% Sử lượng điện từ nguồn điện hóa học hạn chế ô nhiễm môi trường.Ngày nguồn điện hóa học thâm nhập vào sống hàng ngày người- nguồn điện pin- ắcquy sủ dụng rộng rãi hoạt động thiết bị nhu cầu sống ngày người Nguồn điện hóa học xem thiết bị biến trực tiếp nặng lượng điện hóa học thành lượng điện Trên sở trình phản ứng oxi hóakhử xảy khác hệ điện hóa, người ta tạo nhiều nguồn điện hóa học Nhưng thực tế tất hệ điện hóa tạo xem điện hóa Để cho hệ điện hóa trở thành nguồn điện cần thõa mãn yêu cầu sau: 1- Sức điện động E nguồn phải lớn Hệ điện hóa (pin ắcquy) có khả tạo sức điện động lớn mặt nhiệt động học Nếu E sức điện động hệ điện hóa (pin điện hóa), ∆H0 hiệu ứng nhiệt phản ứng pin Khi sức điện động E tính ∆H0 dE E= + T p ZF dT Z- số electron tham gia phản ứng oxi hóa-khử ∆H0 (biến thiên sức điện động theo t0) hệ số nhiệt ZF 2- sức điện động phải ổn định trình làm việc, phân cực điện sụt điện trở phải nhỏ GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 Sự phân cực nhỏ tức tức điện áp nguồn làm việc phải có giá trị khác với sức điện động.sự giảm sức điện động có dòng điện lưu thông phân cực điện cực độ giảm ohm gây ra: U= (ᵠc - ᵠa) – IRdd = (ᵠc,cb + ηc)- ᵠa,cb + ηa – IRdd U= E + ηc - ηa – Irdd Trong đó: U: điện áp ; ηa độ phân cực anot E : sức điện động ; ηc độ phân cực cacot ηc < Đối với nguồn điện điện U cường độ dòng điện I hai đại lượng có ý nghĩa quan trọng để có nguồn cao phải giảm độ phân cực catot, anot Giảm tối đa điện trở dung dịch cách sủ dụng chất điện phân có độ dẫn điện cao,giảm khoảng cách đến mức tối đa điện cực… 3-dung lượng lượng nguồn điện phải lớn Dung lượng nguồn điện hóa học lượng điện nguồn cung cấp phóng điện ( C) C = I.t Trong đó: I- cường độ dòng điện t- thời gian bị phóng điện ( giờ) Năng lượng nguồn điện lượng cung cấp cho mặt phóng điện A i Ai= I.t.Vtb Vtb: trung bình Thường người ta dùng khái niệm lượng riêng nguồn điện hóa thay cho lượng lượng nguồn điện Năng lượng riệng nguồn điện lượng tính cho đơn vị khối lượng thể tích chất hoạt động bề mặt Đại lượng phụ thuộc vào điều kiện phóng điện 4-Ngoài đại lượng người ta sử dụng khái niệm công suất riêng để so sánh chất lượng loại nguồn điện Công suất riêng lượng nguồn điện cung cấp tính cho đơn vị thời gian đơn vị thể tích khối lượng nguồn điện hóa học Công suất riêng phải lớn đơn vị thời gian để đạt điều phải dùng điện cực xốp có diện tích tiếp xúc lớn điện cực dung dịch 5-Khả tự phóng điện nhỏ Nguyên nhân tượng tự phóng điện hình thành pin ăn mòn có xuất xứ từ không đồng vật liệu làm điện cực hoăc chất nhiễm có chất điện phân Cho đến nguồn điện chế tạo dựa tiêu chuẩn Chúng chia làm loại: + Nguồn điện sơ cấp (pin ) + Nguồn điện thứ cấp (acquy ) + pin nhiên liệu 6- Nguồn điện sơ cấp Pin điện gọi nguồn điện hóa học chuyển hóa thành điện Loại nguồn điện chế tạo dựa sở phản ứng không thuận nghịch, sản phẩm hình thành trình làm việc pin chuyển hóa trở lại thành chất đầu hết phát điện pin phải bỏ 6.1- Pin vonta: Cấu tạo: gồm hai cực Zn Cu nhúng vào dung dịch H2SO4 loãng Hoạt động pin: Sơ đồ: ( -) Zn / H2SO4 / Cu (+ ) -Tại cực âm, Zn bị oxi hóa giải phóng e Zn  Zn2+ + 2e -Tại cực dương, H+ bị khử giải phóng H2 (nhận e) GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 + 2H + 2e  H2 Sự tích tụ H2 xung quanh cực (+) tạo phân cực lớn điện cực Khi electron từ cực Zn di chuyển phía cực Cu (nhận e) tạo chuyển dời có hướng thành dòngphát sinh dòng điện di chuyển từ cực (+) Cu sang cực (-) Zn,sự trì cực Zn tan hết pin không sử dụng 6.2- Pin leclanche Để khắc phục tình trạng cực dương cặp oxi hóa-khử cao cặp 2H+/H2 Điển hình nguồn điện sơ cấp dùng phổ biến pin leclanche (còn gọi pin khô) Sơ đồ: (-) Zn/ NH4Cl / MnO2 + C / C (+) - - -4 -5 Sơ đồ pin khô leclanche 1) Mũ đồng 2) Cực than graphit 3) Bao bọc MnO44) Dung dịch NH4Cl 5) Vỏ pin kẽm 6) Giấy bao bọc pin Pin có suất điện động khoảng 1,5-1,8v Để chế tạo pin khô người ta thêm vào dung dịch NH4Cl tinh bột số muối khác CaCl2 , ZnCl2 , HgCl2 Cặp oxi hóa-khử pin leclanche là: Zn2+/Zn, MnO2 / Mn2O3 phản ứng chính: (-) Zn  Zn2+ + 2e (+) 2MnO2 + 2H+ + 2e  Mn2O3.H2O Loại pin sử dụng rộng rãi như: pin ó, thỏ… -Pin khô( pileclanche ) Điện dung: NH4Cl Anot : Zn Zn2+ + 2e Catot : MnO2 C (khói đèn) 2NH4+ + 2MnO2 + 2e Mn2O3 + 2NH3 + 2H2O Thỏi than có tác dụng dẫn điện ppin leclanche cai tiến nhiều lần chủ yếu nhằm bảo vệ chất hóa học chất điện phân ZnCl2; NH4Cl dạng keo nhão thay KOH có loại pin kiềm 6.3- pin kiềm Sơ đồ: (-) Zn/ KOH/ HgO / C (+) Phản ứng cực : (-) Zn + 4OH-  Zn(OH-)2-4 + 2e (+) HgO + H2O  Hg + 2OHPhản ứng tổng hợp: Zn + HgO + KOH  K2ZnO2 + H2O + Hg Nó có suất điện động E= 1,34 V nhỏ suất điện động pin leclanche có công suất riêng lớn GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 Pin kiềm có ưu điểm so với pin muối khác là: dung lượng riêng lớn, trình tự phóng điện thấp, độ phân cực nhỏ, sản xuất với dạng pin nhỏ Vì thủy ngân thoát gây ô nhiễm nên pin kiềm náy chế tạo sủ dụng Pin kiềm tương tự pin khô nhiên NH4Cl thay KOH Anot : bột Zn Znrắn  Zn2+ + 2e Catot : MnO2 6.4- pin liti Cấu tạo: Ngày loại pin dùng phổ biến pin liti Anot pin kim loại kiềm hoạt động suất điện động pin liti lớn 3V.điện quy đơn vị khối lượng cao Kim loại liti có khối lượng nhỏ nên pin liti nhẹ, thuận lợi cho việc sử dụng, di chuyển liti khử nước mạnh dung môi dùng buộc phải khan teetrahidrofuran (THF), ete hửu cơ, hợp chất dùng chế tạo pin SO2 lỏng, tionyl clorua SOCl2, sunyuryl clorua SO2Cl2….oxi hóa rắn CuO MnO2 Sơ đồ pin: (-) Li/ LiClO4/ THF / CuO (+) Với oxi hóa lỏng SO2 đóng vai trò dung môi ta có: (-) Li/ LiBr/ SO2/ Al/ thép (+) Đối với pin SO2 phản ứng sơ đồ cấp như: (-) Li  Li+ + e (+) SO2 +e  SO22SO2-  S2O42Động học điện hóa đóng vai trò lớn nghiên cứu chế tạo loại pin liti sử khử dung môi không phép xảy bề mặt liti mà xảy tiếp xúc với điện cực pin 7- Nguồn điện thứ cấp Là nhiều hệ điện hóa sử dụng nhiêu lần khả tái tích điện hệ sau trình phóng điện điều đòi hỏi hệ điện cực phải thuận nghịch, tức phản ứng thuận trình phóng điện đảo ngược trình tích điện Nguồn điện thứ cấp acquy mà điển hình cổ điển acquy chì ()còn gọi acquy axit) 1/ Acquy Còn gọi nguồn thứ cấp khép kín mạch điện acquy sinh điện năng, hoạt động pin điện, sau thời gian làm việc, chất hoạt động điện cực acquy se giam đi, để phục hồi lại chất hoạt động acquy sử dụng lại phải dùng dòng điện chiều bên để tái sinh Quá trình gọi nạp điện acquy Vậy trình nạp điện cho acquy trình sơ cấp trình phóng điện acquy sản sinh dòng điện trình thứ cấp nguồn acquy phân chia làm hai loại chính: acquy axit acquy kiềm a./ Acquy axit ( acquy chì) Đây loại nguồn điện hóa học phổ biến cổ điện sử dụng rộng rãi Việt nam có nhiều nhà máy sản xuất loại acquy này: acquy Vĩnh Phúc, acquy Hải Phòng, acquy Đồng Nai… Sơ đồ acquy chì: (-) Pb / PbSO4/ H2SO4 (30% )/PbSO4/ PbO/ Pb (+) Các điện cực chế tạo từ chì bột PbO2, dung dịch chất điện li dung dịch H2SO4 (30%), phản ứng xảy acquy phóng điện nạp điện Pb + PbO2 + 2H2SO4  2PbSO4 + 2H2O Chất hoạt động acquy bột PbO2, bột đưa lên sườn điện cực làm hợp kim chì để tạo cực dương âm Anot acquy cực âm xảy trình oxi hóa phóng điện cực dương tích điện Nhược điểm acquy chì dung lượng điện quuy khối lượng điện nhỏ, thời gian sử dụng không dài sunfat hóa dần điện cực GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 Ngoài phản ứng trình phóng tích điện có phản ứng phụ tự phóng điện acquy gây Đó khử proton cực âm Pb + 2H+ + SO42-  PbSO4 + H2 Và thoát oxi cực dương PbO2 + SO42- + 2H+  PbSO4 + H2O + 1/2 O2 Sức điện động pin: RT a2H2SO4 E= E0 + ln 2F a2H2O Trong acquy chì người ta sử dụng axit sunfuric đặc nên hoạt độ nước số xác định với aH2O = p/p0 Phản ứng acquy chì có tính thuận nghịch Khi nối cực dương acquy với cực dương nguồn điện bên ngoài, cực âm với cực âm nguồn điện bên ngoài, phản ứng xảy theo chiều nghịch, tái tạo lại lượng tiềm ẩn hợp chất hóa học  pin sạc b./ Acquy kiềm Trong thực tế người sử dụng acquy có dung dịch điện li kiềm Loại acquy phổ biến là: sắt- niken cadimi- niken Ở trạng làm việc sơ đồ acquy sau: (-) Cd/ Cd(OH)2,KOH (20%)// KOH (20%), Ni(OH)2,Ni(OH)3/ Ni (+) Tại cực dương Ni mức oxi hóa ( Ni (II) Ni (III)), kim loại Niken làm nhiệm vụ thu nạp dòng điện: Tại cực dương: NiOOH + H2O + e D Ni(OH)2 + OHTại cực âm: Cd + 2OH- D Cd(OH)2 + 2e Phương trình phản ứng tổng quát: 2NiOOH + Cd + 2H2O D 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 Sức điện động acquy 1,36V Người ta dùng acquy kiềm sắt- Niken : Sơ đồ acquy : (-) Fe / KOH / NiOOH / Ni (+) Phản ứng tổng quát: Fe + 2NiOOH + 2H2O D 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2 c./ Acquy bạc- kẽm Đây loại acquy tốt, nguồn điện hóa học có công suất riêng dung lượng riêng lớn Cấu tạo: (-) Zn/ Zn(OK)2,KOH (40%)/ Ag ( Ag2O), Ag (+) Quá trình phóng điện nạp điện xảy theo phương trình phản ứng: Zn + Ag2O + 2KOH D K2ZnO2 + 2Ag + H2O Loại có sức điện động 1,85V Acquy bạc- kẽm ổn định phóng điện với chế độ liên tục phân cực điện cực nhỏ, mặt khác trình phóng điện trên, điện cực dương tạo bạc kim loại làm cho độ dẫn điện điện cực tăng lên Sự chuyển lượng cao đạt tới 85% tự phóng điện nhỏ Sau tháng bảo quản chưa tới 30% lượng điện ban đầu, nhiệt độ thấp, thời gian sử dụng ngắn, làm việc không ổn định Acquy không sử dụng rộng rãi giá thành cao, bạc thuộc kim loại quý, giá thành cao Ngày có su chế tạo acquy kẽm- Niken: (-) Zn / KOH + K2ZnO2/ NiOOH, Ni (+) Giá trị sức điện động E= 1,7V , làm việc xảy phản ứng: Zn + 2NiOOH +2 KOH D 2Ni(OH)2 K2ZnO2 GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 PHẦN III ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ ĂN MÒN KIM LOẠI CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM VỀ ĂN MÒN KIM LOẠI I.ĐỊNH NGHĨA ĂN MÒN KIM LOẠI VÀ Ý NGHĨA CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU ĂN MÒN KIM LOẠI Ăn mòn kim loại phá hủy kim loại tương tác hóa học điện hóa kim loại với môi trường xung quanh Sự gẫy, đứt, sâm thực,mài mòn, trương nở cao phân tử không gọi ăn mòn Sự biến dạng cấu trúc thay đổi nhiệt độ không gọi ăn mòn Nghiên cứu ăn mòn nghiên cứu xác định quy luật chung phá hủy kim loại tác dụng hóa lý môi trường bên Đa số kim loại không ổn định mặt nhiệt động Chúng có xu hướng bị oxi hóa Xu hướng thể qua lượng tự tiến hành phản ứng Nghiên cứu ttrinhf nhiệt động phép ts kết luận có khả trình ăn mòn kim loại Tuy nhiên muốn biết tốc độ ăn mòn ta phải nghiên cứu ăn mòn kim loại, người ta rút phương pháp tạo bề mặt kim loại điều kiện để giảm hay không xảy phản ứng ăn mòn kim loại, người ta gọi chống ăn mòn kim loại đánh giá mát ăn mòn, người ta phải khảo sát tất hậu ăn mòn gây Những mát ăn mòn chia thành mát trực tiếp mát gián tiếp Ăn mòn kim loại gây thiệt hại vô nghiêm trọng nghiên cứu ăn mòn chống ăn mòn kim loại công việc quan trọng tất lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác II PHÂN LOẠI CÁC QUÁ TRÌNH ĂN MÒN KIM LOẠI Có nhiều cách phân loại trình ăn mòn kim loại Thông thường có cách: 1- Phân loại theo chế trình ăn mòn Theo chế trình ăn mòn người ta chia làm hai loại ăn mòn hóa học ăn điện hóa a.Ăn mòn hóa học: Ăn mòn hóa học trình ăn mòn tác dụng hóa học kim loại với môi trường Ví dụ: tương tác kim loại với môi trường lỏng không dẫn điện, hay khí khô… b Ăn mòn điện hóa Ăn mòn điện hóa trình ăn mòn tác dụng điện hóa học kim loại với môi trường phản ứng điện hóa, tuân theo quy luật động điện hóa Ăn mòn điện hóa xảy hai trình đồng thời - Quá trình anot trình biến đổi trực tiếp kim loại thành ion hydrat hóa dung dịch Me + xH2O  Me (H2O)xn+ +nx + ne Trong kim loại lượng đương electron dư thừa -Quá trình catot trình làm cho electron dư, trình anot bị đồng hóa vài chất nhận electron, gọi chất khử phân cực Nghiên cứu chi tiết chế trình ăn mòn hóa học điện hóa học cho thấy ranh giới phân biệt rõ nét chúng Trong nhiều trường hợp, biến đổi chậm từ chế hóa học sang chế điện hóa xảy ngược lại ăn mòn dung dịch điện lil xảy theo chế điện hóa lẫn hóa học 10 GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 Mật độ nguyên tử tính: c)Lục giác xếp chặt: Trong mạng lưới tinh thể lục giác xếp chặt ion nguyên tử nằm đỉnh lục giác, ion nguyên tử nằm tâm 2.Hợp kim: Hợp kim vật thể chứa nhiều nuyên tố mang tính chất kim loại, nguyên tử chủ yếu hợp kim kim loại Hợp kim có đặc tính ưu việt kim loại có độ bền nhiệt, độ bền ăn mòn cao Hợp kim có dạng cấu tạo: - hợp kim có cấu tạo pha dung dịch rắn - hợp kim có cấu tạo pha hợp chất hóa học - hợp kim có cấu tạo hai hay nhiều pha CHƯƠNG II: ĂN MÒN HÓA HỌC I.KHÁI NIỆM VỀ ĂN MÒN HÓA HỌC Ăn mòn hóa học trình phá hủy kim loại tác dụng hóa học với môi trường xung quanh Ăn mòn hóa học tiến hành kim loại tác dụng với chất lỏng không phân li hoăc khí khô Đặc điểm ăn mòn hóa học trình ăn mòn không sinh dòng điện sản phẩm ăn mòn chỗ kim loại tiếp xúc với môi trường II ĂN MÒN TRONG MÔI TRƯỜNG KHÔNG PHẢI LÀ CHẤT ĐIỆN LI DẠNG LỎNG: Các chất chất diện li chất chất không phân li thành ion tự dung dịch hoăc trạng thái nóng chảy Ví dụ: Brom lỏng, lưu huỳnh nóng chảy nhiên liệu lỏng ( dầu hỏa, xăng, dầu khoáng…) chất không điện li Các chất lỏng hửu phần lớn không ăn mòn sắt, hợp kim sắt có số ăn mòn kim loại màu Ví dụ: hợp chất hydrocacbua dẫn xuất halogen, hợp chất mecaptan hợp chất chứa lưu huỳnh Các sản phẩm dầu mỏ (xăng, dầu hỏa, dầu khoáng…) sẩn phẩm hửu không điện li,ây ăn gây ăn mòn lẫn tạp chất, thành phần có chứa hợp chất hydrocacbua không no, có khả oxi hóa, sản phẩm ăn mòn kim loại III.ĂN MÒN KIM LOẠI TRONG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ: 1.Khái niệm: Quá trình ăn mòn kim loại tác dụng hóa học chất khí với kim loại gọi ăn mòn môi trường khí Quá trình ăn mòn khí phổ biến oxi hóa kim loại môi trường không khí nhiệt độ cao 14 GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 Tốc độ ăn mòn khí phụ thuộc vào chất kim loại hợp kim, tính chất môi trường, khí, nhiệt độ, tính chất sản phẩm ăn mòn 2.khả oxi hóa kim loại độ bền oxit: a)khả oxi hóa kim loại: muốn biết trình phản ứng có xảy hay không, ta phải nghiên cứu biến thiên nhiệt động Xét phương trình theo phản ứng oxi hóa kim loại: Muốn xét trình ăn mòn kim loại có xảy hay không ta phải xét biến thiên đăng nhiệt đẳng áp ∆G tiến hành phản ứng Khi áp suất P nhiệt độ T không đổi phương trinh đẳng nhiệt viết dạng: Trong đó: R số khí lý tưởng (8,314 j/mol.k) T: nhiệt độ tuyệt đối PO2 : áp suất riêng phần oxi trạng thái ban đầu ( PO2 )cb:áp suất riêng phần oxi trạng thái cân m: số nguyên tử kim loại phân tử oxit n: hóa trị kim loại Từ phương trình rut ra: Từ cho thấy trình oxi hóa xảy nếu: ∆GT < Tức ( PO2 )cb < PO2 Quá trình oxi hóa không xảy : ∆GT > ( PO2 )cb > PO2 Trong thực tế để đơn giản phải so sánh áp suất phân hủy oxit áp suất riêng phần oxi không khí Như chiết áp suất phân hủy màng oxit biết trình oxi hóa xảy hay không Áp suất riêng phần oxi không khí : PO2= 0,21 at b)Màng bán thấm ăn mòn độ bền nó: sản phẩm ăn mòn kim kim loại bị oxi hóa dạng màng bàm bề mặt kim loại độ dày màng phụ thuộc mà điều chỉnh kim môi trường màng sản phẩm ăn mòn có khả bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn, lớp mằng có tính chất bảo vệ cần phải có tính chất -màng xit chặt lỗ xốp, bao phủ toàn bề mặt kim loại - màng không bị phá môi trường ăn mòn - màng bám trắc lên bề mặt kikm loại - hệ số giãn nở nhiệt màng xốp hệ số giãn nở nhiệt kim loại Điều kiện để lớp màng bao phủ kin bề mặt kim loại thể tích oxit kim loại tạo thành nguyên tử gam kim loại bị oxi hóa phải lớn thể tích nguyên tử gam kim loại Thể tích nguyên tử gam kim loại la: Trong đó: A.là nguyên tử gam kim loại (g) d:khối lượng riêng kim loại (g/cm3) 15 GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com thể tích oxit kim loại nguyên tử gam kikm loại bị oxi hóa: ĐT: 0979.973.853 đó: M:phân tử gam kim loại (g) n: số nguyen tử kim loại phan tử oxit kim loại D:khối lượng riêng oxit kim loại (g/dm3) Điều kiện để lớp oxit kim loại bao phủ kin bề mặt kim loại là: Ngược lại: màng oxit không bao phủ kin bề mặt kim loại tỉ số lớn gây ứng suất phá hủy màng Ví dụ: WO3 có VOX/ VKL = 5,35 nên tính bảo vệ màng WO3 c)quy luật phát triển màng quy luật phát triển màng phù hợp với quy luật khuếch tán động học phản ứng hóa học + quy luật phát triển màng xốp: Quy luật phát triển màng xốp bao gồm giai đoạn: * chuyển chất oxi hóa ( oxi) đến bề mặt phân chia kim loại khí * chất phụ chất oxi hóa lên bề mặt kim loại * phản ứng tạo thnhf oxit: Vì xốp bảo vệ nên oxi qua bề dày Nên giai đoạn phản ứng giai đoạn chậm trình Tốc độ phản ứng không phụ thuộc vào chiều dày lớp màng Vì màng xốp oxi dễ dàng lọt qua lớp màng vào bề mặt kim loại biểu thị phương trình: Trong đó: Y.là chiều dài màng t:thời gian oxi hóa KC: số tốc độ phản ứng C: nồng độ chất oxi hóa bề mặt Tuy nhiên thực tế phát triển màng đơn đường thẳng: Tốc độ phát triển màng xốp Theo đồ thị phát triển màng xốp giai đoạn đầu phát triển màng phụ thuộc vào số tốc độ phản ứng sau bề mặt tạo thành lớp oxit mỏng tiếp tục mạng lưới tinh thể kim loại nhung đạt tới giá trị tới hạn màng gây ứng suất nội gây màng xốp màng ôket chia làm hai lớp: lớp sát bề mặt mỏng làm chậm khuếch tán Lớp day chưa nước lỗ xốp không gây trở ngại cho khuêch tán *)Quy luật phát triển màng xit: 16 GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 Đối vơi kim loại bị oxi hóa tạo thành lớp màng sit có tính chất bảo kim loại tốc độ phát triển màng chậm dần theo thời gian, màng dày tốc độ khuếch tán chất oxi hóa qua màng đến bề mặt kim loại khó khăn Sự phát triển màng oxit có cấu tạo xit chặt gồm giai đoạn sau: a-kim loại phân li thành ion kim loại điện tử: b-ion kim loại chuyển vào lớp oxit : c- oxi môi trường chuyển đến bề mặt tiếp xúc giác màng oxit kim loại môi trường khí: d-oxi hấp thụ bề mặt màng oxit e-các điện tử màng ion hóa oxi hấp phụ: f-chuyển ion O2- vào lớp oxit : g-phản ứng cacsbon kim loại với ion oxi Trong giai đoạn giai đoạn b f giai đoạn di chuyển ion Men+ ,O2- điện tử qua màng Khi tốc độ hai trình định tốc độ chung trình oxi hóa kim loại màng dày, tốc độ phát triển màng chậm phát triển màng không tuân theo quy luật đường thăng mà thường tuân theo quy luật phức tạp quy luật parapol hay quy luật logarit d)cơ cấu lớn lên màng khuêch tán qua màng bảo vệ: hình thành màng oxit, màng oxit tiếp tục lớn lên tán Khuếch tán ion kim loại điện tử qua màng oxit môi trường oxi khuêch tán vào bề mặt kim loại chia làm trường hợp: Sơ đồ vùng lớn lên màng -vùng lớn lên màng vùng gồm mặt màng, khuếch tán qua màng chủ yếu ion kim loại điện tử - vùng lớn lên màng vùng bên tiếp giáp với bề mặt kim loại khuếh tán Qua màng amin oxi -vùng lớn lên màng vùng giũa màng Sự khuếch tán qua manngf chủ yếu hai luồng khuếch tán 17 GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 Đa số trường hợp xảy phù hợp với trường hợp đường kính ion kim loại điện tử nhỏ đường kính ion oxi, nên khuếch tán qua màng chủ yếu ion kim loại điện tử 3.các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn khí: Tốc độ ăn mòn khí phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác có hai nhân tố chính: nhân tố bên nhân tố bên a)nhân tố bên trong: -Ảnh hưởng thành phần hợp kim Trong hợp kim co thành phần chống ăn mòn tạo thành màng oxit có tính chất bảo vệ cao cấu tử cho thêm vào thành phần hợp kim để tạo hợp kim bền nhiệt -ảnh hưởng cấu trúc kim loại kim loại cấu trúc xit chặt bền -ảnh hưởng biến dạng kim loại ảnh hưởng giai đoạn đầu ăn mòn, sau ăn mòn phát triển qua màng oxit nên thể không rõ -ảnh hưởng giai công bề mặt nhỏ, ảnh huonr giai đoạn đàu, giai đoạn sau thể không rõ rệt b)nhân tố bên -ảnh hưởng nhiệt độ: nhiệt cao tốc độ ăn mòn lớn -ảnh hưởng thành phần môi trường tăng hàm lượng oxi không khí Tốc độ oxi hóa tăng theo theo quy luật tuyến tính - ảnh hưởng tốc độ không khí.trong giai đoạn đầu tăng rõ rệt, sau không rõ rệt 4.sự khử cacbon thép, gang dàn hydro: a) khử cacbon thép: đốt cháy bề mặt thép, thời gian gây khử cacbon hteps Nguyên nhân giới hạn phân chia giưa oxi kim loại gây phản ứng oxi hóa, cacbon tạo thành dạng khí.cacbon khuếch tán vùng phản ứng làm nghèo cacbon thép, gang làm thay đổi tính thép gang Phản ứng khử cacbon thép xảy theo phản ứn sau: b)sự giòn hydro thép: hydro khí nhiệt 250-3000C áp suất cao làm giảm độ bền thép không thấy xảy ăn mòn bên ta gọi ăn mòn hydro hay giòn hydro thep.nguyên do: -hydro hòa tan thép tạo thành dung dịch rắn giòn bền hơn: -sự thoát hydro phân tử tạo thành từ hydro nguyên tử theo giới hạn hạt thép tạo thành khuyết tật bên -làm nghèo cacbon thép theo phản ứng: -quá trình khử oxi theo giới hạn hạt tạo thành nước phá hủy mạng tinh thể kim loại: II.CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ ĂN MÒN KHÍ 1.phương pháp bảo vệ ăn mòn khí cách tạo hợp kim bền nhiệt: người ta đưa vào thành phần hợp kim nguyên tố có khả tạo nên hợp kim có tính chịu nhiệt cao.hợp kim phải có tính chất: Tính chịu nóng khả chịu ăn mòn hóa hoc môi trường khí nhiệt độ cao 18 GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 Độ nhiệt: khả bảo toàn tính chất lí nhiệt cao Ngoài phải có tính chất công nghệ thõa mãn yêu câu sủ dụng tính linh động nóng chảy (khi đúc),độ cứng (khi gia công cơ) Có thuyết để giải thích cấu tạo nên hợp kim bền nhiệt a)thuyết thứ nhất: cho lượng nhỏ nguyên tố hợp kim vào kim loại trước hết nguyên tử nguyên tố hợp kim bị oxi hóa trở thành cacbon kim loại có hóa trị định Các cacbon hòa tan vào mạng lưới tinh thể oxi kim loại gốc  làm giảm số khuyết mạng lưới tinh thể oxit kim loại gốc hạn chế khuếch tán ion kim loại qua màng tốc độ oxi hóa giảm Tùy theo kim loại khác mà ta đưa lượng nhỏ nguyên tố hợp kim vào kim loại làm giảm tốc độ ăn mòn làm tăng tốc độ ăn mòn Để tạo hợp kim chịu nhiệt, nguyên tố hợp phải có tính chất: *Ái lực nguyên tố hợp kim oxi phải lớn lực kim loại gốc với oxi biểu diễn bất đẳng thức: *oxit nguyên tố hợp kim phải hòa tan với oxit kim loại gốc *khi tạo hợp kim cho kim loại gốc mà oxit dư kim loại hóa trị nguyên tố hợp kim phải lớn hóa trị nguyên tố kim loại gốc Lý thuyết phù hợp với điều kiện tốc độ oxi hóa phụ thuộc vào trình khuếch tán cation b)thuyết thứ hai: theo thuyết đưa nguyên tố hợp kim vào kim loại gốc để tạo thành hợp kim chịu nhiệt trình oxi hóa hợp kim, màng oxit nguyên tố hợp kim tạo thành bề mặt hợp kim phải có tính bảo vệ cao Nó ngăn cản trinh khuếch tán trình oxi hóa Vì yêu cầu nguyên tố hợp kim phải có tính chất : +oxit nguyên tố hợp kim phải có cấu tạo xit đặc nghĩa thõa mãn điều kiện: +cấu tạo hợp kim phải có lực với oxi mạnh kim loại gốc nghĩa thõa mãn điều kiện nhiệt động: +kích thước ion cấu tử hợp kim phải nhỏ kích thươc ion kim loại gốc: Điều làm cho cấu hợp kim dễ khuếch tán bề mặt hợp kim tọa thành oxit cho thông số lưới nhỏ Tốc độ khuêch tán kim loại qua màng thấp tinh bảo vệ cao +cấu tử hợp kim phải tạo thành oxit có điện tử cao ngăn chặn chuyển động ion điện tử qua màng +oxit cấu tử phải có nhiệt độ nóng chảy thăng hoa cao Không kết hợp với oxit kim loại gốc tạo thành tính dễ nóng chảy +cấu tử hợp kim kim loại gốc phải tạo thành dung dich rắn với tỉ lệ hợp kim định để tạo thành màng oxit cấu tử hợp kim phân bố đếu bao phủ toàn bề mặt hợp kim Ly thuyết phù hợp với hợp kim bị oxi hóa tạo thành oxit cấu tử hợp kim có tính bảo vệ cao Ví dụ: hợp kim gốc Fe chứa 8-10% Al oxi hóa tạo màng bảo vệ Al 2O3 c)thuyết thứ 3: 19 GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 thuyết cho cấu tử hợp với kim loại gốc bị oxi hóa tạo thành oxit kép có cấu tạo dạng spennen Vi dụ: oxit kép có tính bảo vệ cao hon so với oxit cấu tử hợp kim Theo thuyết nguyên tố tạo hợp kim tốt tạo hợp kim gốc sắt giảm khả tạo thành FeO bị oxi hóa Bởi nhiệt độ cao FeO gỉ có tính bảo vệ Các nguyên tố hợp kim như: Cr,Ni, Al…trong hợp kim gốc sắt giải thích tạo thành oxit bị oxi hóa cấu trúc có dang spinen như: có thông số lưới nhỏ tính bảo vệ cao Cấu tử chủ yếu để tạo hợp chịu nóng Crom Ví dụ: Nếu cho thêm Cr,Si, Al vào hợp kim tính chịu nóng cao Vi dụ: hợp kim SiCromal (6% r,1-2 Si,0,5-1% Al) hợp kim chịu nóng tốt Hàm lượng Si chịu nóng không 3,5% lớn rắn khó gia công Trog hợp kim hàm Crom cao, ta thêm lượng Al khác nhau, tạo họp kim chịu nóng tốt Ví dụ:hợp kim Fecral (12-14% Cr, 4-5% Al) Hợp kim cantan (30% Cr,5% Al, 3% Co)…chịu nhiệt 13000C Si Al tăng tính chịu nhiệt giảm độ bền nhiệt nên thường pha Si thép Crom thép Cr-Ni Ngoài ra, người ta đưa vào lượng nhỏ Mo 2% W 4-6% tăng tính chịu nhiệt hợp kim Sử dụng hợp kim chịu nhiệt công nghiệp sản suất cần lưu ý đến tính chất môi trường vi dụ: môi trường khí oxi, clo,brom… có tính oxi hóa Môi trường H2S,SO2,H2 lưu huỳnh lại có tính khử Một hợp kim bền môi trường oxi hóa lại không bền môi trường khử Để chống ăn mòn khí công nghiệp sản xuất hóa chất người ta sủ dụng hợp kim theo tính chất môi trường Vi dụ:chống ăn mòn hydro nhiệt độ cao! 6000C áp suất 300 at người ta dùng hợp kim sắt chúa 6% Cr Crom có khả ngăn cản trình khuếch tán hydro 2.phương pháp bảo vệ ăn mòn khí băng lớp phủ bảo vệ : Để tạo thành lớp bao phủ kim loại người ta bao phủ kim loại phi kim nhiều phương pháp: khuếch tán nhiệt, hán đắp, bọc kim loại, phun kim loại, mạ, tráng men chịu nhiệt, phủ hợp chất khó nóng chảy , phủ kim loại, gốm a)phương pháp khuếch tán nhiệt: Dưới tác dụng nhiệt độ cao, dao động nhiệt nguyên tử kim loại gốc, chuyển dời khỏi vị trí mạng lưới tinh thể tạo vị trí khuyết điều kiện dao động nhiệt mà nguyên tố nguyên tố hợp kim từ bề mặt kim loại gốc khuếch tán mà chiếm vị trí khuyết mà tạo hợp kim tương ứng muốn tạo lớp phủ bảo vệ người ta sủ kim loại khuếch tán dạng bột, dạng nóng chảy dạng Đơn giãn dùn dạng bột từ cấu khuếch tán ta thấy: muốn có khả xâm nhập vao mạng lưới kim loại gốc: kích thước nguyên tử kim loại khuếch tán không lớn kích thước nguyê tử kim loại gốc 10-15% 20 GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 Tùy theo kim loại khuếch mà người ta gọi trình thấm nhiệt nhôm, thấm nhiệt Crom hay thấm nhiệt Silic +thấm nhiệt nhôm: Người ta thường bao phủ lớp khuếch tán nhiệt nhôm cho chi tiết thép, gang để bảo vệ chi tiết môi trường khí nhiệt độ cao Quá trình thấm nhiệt nhôm cho chi tiết thép, gang tiến hành sau: -làm gỉ chất bẩn phương pháp phun cát phương pháp hóa học -đăt chi tiết lò phản ứng có chứa hỗn hợp bao gồm: b)phương pháp hàn đắp: phương pháp hàn đắp hợp kim chịu nóng lên bề mặt chi tiết thiết bị để tạo nên lớp bao phủ dày, liên kết với mặt bảo vệ người ta thường dùng phương pháp hàn đắp để bảo vệ ăn mòn khí cho chi tiêt chịu nhiệt độ cao đồng thời chịu tác động khí mạnh Ví dụ: hán đắp hợp kim Sfelit ( 30-50% Co, 20-35 Cr, 9-15% W, 1-2 % C lại sắt) cho tua pin khí c)phương pháp bọc km loại: Đây phương pháp hoàn hảo để bảo vệ kim loại có độ bền thấp so với môi trường ăn mòn Phương pháp dùng kim loại có độ bền cao môi trường để bọc bề mặt km loại cốt có độ bền thấp Thường bọc mặt gọi thép hai lớp Bọc mặt gọi thép lớp Chú ý sử dụng nhiệt độ cao phải dùng kim loại có độ bền giãn nở nhiệt gần giông d)phương pháp phun kim loại: Bản chất phương pháp dùng khí nén, hay khí trơ phun kim loại hay hợp kim nóng chảy bền nhiệt lên bề mặt kim loại cần bảo vệ Chất lượng lớp kim loại phun phụ thuộc vào nhiều yếu tố: độ xốp lớp phun, kích thước hát phun tốc độ chuyển động hạt đến bề mặt lớp phủ, áp suất khí nén Khoảng cách vòi phun mặt chi tiết phương pháp chất lượng chuẩn bị bề mặt chi tiết, tính chất lửa… Ứng dụng lớp phủ phương pháp phun để chịu nhiệt, phun kim loại dùng để bảo vệ kim loại không khí, khí vùng biển, cho kết cấu lắp sẵn… e)Các phương pháp khác ngoái phương pháp nêu người ta dùng phương pháp mạ điện, để tráng men chịu nhiệt, phủ hợp chất không nóng chảy, phủ kim loại gốm… 3.Dùng môi trường bảo: Phương pháp lựa chọn sử dụng thành phần môi trường khí thích hợp để chống ăn mòn gia công Về nguyên tắc tạo điều để loại trừ khả tiến hành trình ăn mòn, nghĩa đẳng nhiệt, đẳng áp kim loại môi trường tức là: ∆G > CHƯƠNG III ĂN MÒN ĐIỆN HÓA I.KHÁI NIỆM VỀ ĂN MÒN ĐIỆN HÓA Nghiên cứu pin Cu-Zn dung dich điện ly ta thấy Zn bị ăn mòn tượng hòa tan Phản ứng xảy axit 21 GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 2+ Zn -2e  Zn Trong thực tế trình ăn mòn xảy kim loại bề mặt kim loại có nhiều catot, anot gần tạo hệ thống vi pin nhiều cực ta gọi ăn mòn điện hóa Ăn mòn điện hóa trình ăn mòn phát sinh dòng điện ăn mòn điện hóa xảy kim loại tiếp xúc với môi trường điện li II.ĐIỆN LI ĐIỆN CỰC VÀ CƠ CẤU ĂN MÒN ĐIỆN HÓA 1.Điện điện cực: Khi nhúng kim loại vào dung dịch điện li, chúng hình thành lại phân bố điện tích Trên bề mặt phân chia pha tạo thành lớp điện tích kép Trong điều kiện mòn thường gặp cation kim loại chuyển từ mạng lưới tinh thể vào dung dịch để lại bề mặt kim loại điện tử dư để tạo thành ion hydrat hóa theo phản ứng: Me + mH2O =Me + n mH2O + ne Lượng điện tích cation chuyển vào dụng dịch đơn vị thời gian tốc độ trình thuận thể dòng điện tương ứng ta gọi trình oxi hóa Các cation kim loại chuyển đến bề mặt phân chia pha dung dịch kim loại phân điện tử để trở thành nguyên tử theo phản ứng: Me+n.mH2O + ne = Me + mH2O Quá trình ngược với trình thứ tốc độ phản ứng ngược i Ta gọi trình khử Khi tốc độ i1 > i2 ion kim loại chuyển dung dịch trình lúc trình oxi hóa: in= i1 – i2 Trong trường hợp i1 < i2 ion kim loại phóng điện, trình lúc trình khử: in= i2 – i1 lớp điện tích kép hình thành, đến lúc thiết lập trạng thái cân động trình oxi hóa trình khử Khi i = i2= i0 Ta gọi i0 dòng điện không đổi lớp điện tích kép cân giống tụ điện hai lớp điện tích trái dấu xuất bước nhảy điện Độ chênh lệch điện bề mặt kim loại dung dịch gọi điện điện cực kim loại 2.điện điện cực thuận nghịch không thuận nghịch: Khi nhúng kim loại vào chất điện ly có khả suất điện điện điện cực thuận nghịch không thuận nghịch tùy theo chất dung dịch chất điện ly a)điện điện cực thuận nghịch: nhúng kim loại vào dung dich muối Nếu trình có cation kim loại tham gia phản ứng không cation tham gia vào trình điện cực thiết lập trạng thái cân động dòng điện i = i2= i0 viêt phương trình thuận nghịch sau: Me + mH2O Me+n.mH2O + ne Như lượng cation hòa tan vào dung dịch số cation.kết tủa bề mặt kim loại kết điện cực kim loại không bị ăn mòn Sơ thiết lập điện điện cực kim loại thuận nghịch j Điện điện cực cực xác định công thức: 22 GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 Trong : R số khí lý tưởng T :nhiệt độ tuyêt đối 0K n:hóa trị ion kim loại F:hằng số Faraday Ta gọi điện điện điện cực thuận nghịch b)thiện điện cực không thuận nghịch: thiện điện cực không thuận nghịch điện xác định điều kiện, trình trao đổi ion kim loại có loại ion khác tham gia trình trao đổi: Sơ đồ thiết lập điện điện cực kim loại không thuận nghịch ví dụ: Me + mH2O D Me+n mH2O + H + H2O D H+.H2O + e Ta gọi dòng điện thuận nghịch trình oxi hóa-khử I1 I2 Còn dòng điện thuận ngịch trình oxi hóa-khử hydro I1’ I2’ Khi dòng điện ổn định tổng dòng điện thuận tổng dòng điện nghịch I1 + I2 = I1’ I2’ Vì I1 > I2 nghĩa số cation kim loại chuyển vào dung dịch đơn vị thời gian lớn số lượng cation kim loại từ dung dịch kết tủa bám vào bề mặt kim loại Kết kim loại bị ăn mòn Điện điện cực không thuận nghịch xác định phương pháp đo, tính toán theo phương trình nhiệt động Nerst 3.Cơ chế ăn mòn điện hóa: Sự hòa tan điện hóa kim loại trình phức tạp bao gồm trình a)Quá trình anot: Quá trình anot trình xảy khu vực mà kim loại bị ion hóa chuyển vào dung dịch, bề mặt kim loại dư lượng điện tử tương ứng trình xảy theo phương trình: Quá trình kim loại điện tử bị oxi hóa bị oxi hóa b)Quá trình catot: trình catot trình catot trình xảy khu vực mà ion, nguyên tử phân tử chất điện li nhận điện tử bề mặt kim loại ta gọi ion, nguyên tử, phân tử chất khư cực chất khử cực nhận điện tử bề mặt kim loại theo phương trình: D+ ne  [D.ne] Các ion, nguyên tử, phân tử nhận điện tử bị khử c)Quá trình chuyển điện cực: 23 GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 hai trình điện cực xảy đồng thời có chuyển điện tử từ vùng anot sang vùng catot Trong dung dịch điện li có chuyển cation anion tương ứng Như trình ăn mòn kim loại xảy đồng thời với xuất dòng điện hai cực khác kim loại vùng kim loại bị hòa tan đóng vai trò cực dương (anot), vùng đóng vai trò cực âm (catot) Sơ đồ trình ăn mòn điện hóa III.CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH ĂN MÒN ĐIỆN HÓA 1.Các nhân tố bên trong: a)Độ bền nhiệt kim loại: Kim loại bị ăn mòn điện hóa đóng vai trò điện cực anot nguyên tố Ganvani Về phương diện nhiệt động, trình ăn mòn có khả tự xảy biến thiên lượng tự ∆G < sức điện động cặp nguyên tố ăn mòn Eđ > Điện điện cực phụ thuộc vào chất kim loại Kim loại bị ăn mòn môi trường điện li phụ thuộc vào tính chất sản phẩm ăn mòn khả thụ động môi trường b)Độ bền kim loại: phụ thuộc vào vị trí bảng hệ thống tuần hoàn Trong phân nhóm độ bền tăng từ xuống dưới, tức tăng khối lượng nguyên tử ví dụ: IB IIB VIB Cu Zn Fe Ag Cd Rn Au Hg Oz c)Cấu tạo tính chất kim loại Hợp kim dùng nhiều kỹ thuật độ bền phụ thuộc vào thành phần cấu trúc nó, có hai loại hợp kim: hợp kim pha hợp kim nhiều pha Hợp kim pha dung dịch rắn sủ dụng nhiều kỹ thuật ăn mòn Hợp nhiều pha tạo thành kim loại trạng thái kết tinh khác Quan điểm điện hóa hợp km nhiều pha độ bền ăn mòn e)Trạng thái bề mặt kim loại: Bề mặt kim loại đồng nhất, nhẵn bóng kim loại bền Bề mặt không đồng dễ bị ăn mòn 2.Các nhân tố bên ngoài: a) độ PH dung dịch: PH= -lgaH+ PH < Môi trường axit PH= trung tính PH > Môi trường kiềm + Ảnh hưởng trực tiếp: trường hợp ion H+ OH- trực tiếp tham gia phản ứng điện cực + Ảnh hưởng gián tiếp: tạo màng sản phẩm thụ động làm giảm tốc độ ăn mòn hòa tan sản phẩm ăn mòn làm khả bảo vệ màng b) Thành phần nồng độ chất điện ly: Tốc độ ăn mòn điện hóa phụ thuộc vào chất dung dịch muối hòa tan nồng độ dung dịch 24 GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 Các muối có tính oxi hóa có tác dụng tạo màng thụ động tăng nồng độ, tốc độ ăn mòn giảm muối oxi hóa có tác dụng khử phân cực tốc độ ăn mòn tăng tăng nồng độ Các muối thủy phân (Na2CO3) tạo môi trường kiềm làm thay đổi độ PH ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn - Các muối hòa tan tác dụng với kim loại tạo sản phẩm ăn mòn khó hòa tan -Tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào chất cation anion dung dịch muốn hòa tan Nếu hấp thụ cation anion làm thay đổi cấu tạo lớp điện tích gần điện tích điện cực kim loại làm giảm tốc độ ăn mòn Ngược lại phá hủy màng thụ động làm tăng tốc độ ăn mòn c) Nhiệt độ áp suất môi trường: Đa số trường hợp nhiệt gây ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn Nhiệt độ cao tốc độ ăn mòn lớn nhiên có số trường hợp tăng tốc độ ăn mòn đến giá trị tốc độ ăn mòn lại bị giảm Áp suất ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn Thay đổi áp suất làm thay đổi độ hòa tan dung dịch, thay đổi trình thủy phân làm tăng ứng suất nội thiết bị dẫn đến tăng tốc độ ăn mòn d) Tốc độ di chuyển dung dịch chất điện ly: Ảnh hưởng tốc độ di chuyển dung dịch đến tốc độ ăn mòn tăng sau lại giảm hoăc ngược lại g) Ảnh hưởng dòng điện rò: Dòng điện rò dòng điện từ nguồn khác vào lòng đất trình ăn mòn chủ yếu dòng chiều sinh Trong vùng dòng điện qua chia làm vùng nhỏ: + Vùng catot vùng dòng điện tản vào thiết bị đường ống vùng không bị ăn mòn + Vùng trung hòa vùng dòng điện vào kim loại nên không bị ăn mòn + Vùng anot: dòng điện từ thiết bị vào đất để trở nguồn, vùng kim loại bị ăn mòn h) Ảnh hưởng cấu tạo thiết bị: Cấu tạo thiết bị không hợp lý gây vùng ứng suất nên gây ăn mòn mạnh Kết cấu không hợp lý gây ứ đọng chất lỏng ăn mòn Kết cấu thiết bị hợp lý biện pháp hiệu IV.XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ ĂN MÒN ĐIỆN HÓA THEO ĐIỀU KIỆN ĂN MÒN: Phuong pháp xác định tốc độ ăn mòn điện hóa theo biểu đồ gọi phương pháp điện hóa: Trị số khối lượng kim loại bị ăn mòn anot xác định theo định luật Fraday Trong đó: ∆m khối lượng kim loại bị ăn mòn (g) A: nguyên tử gam kim loại (g) q: điện lượng chạy từ anot sang catot (culong) I: cường độ dòng điện ăn mòn (A) T : thời gian ăn mòn (s) n: hóa trị kim loại F: số Faraday (F=96500) Tốc độ ăn mòn điện hóa tính khối lượng kim loại bị ăn mòn đơn vị diện tích đơn vị thời gian, xác định theo công thức: 25 GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 Trong đó: SA : điện tích cực anot (m2, cm2) IA : mật độ vùng anot (A/m2) km : tốc độ ăn mòn kim loại ( g/m2) CHUONG IV: PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI I.PHƯƠNG PHÁP HỢP KIM HÓA: 1) Đưa vào hợp kim cấu tử có khả tạo màng sản phẩm Ví dụ: hợp kim Cu – Al ; Cu – Zn… 2) Đưa vào kim loại cấu tử làm giảm hoạt tính catot hợp kim Mg – Mn 3) Đưa vào kim loại cấu tử làm giảm hoạt tính anot Vi dụ : Cu – Au ; Ni – Cu 4) Tránh tạo liên hạt có hoạt tính anot 5) San giá trị điện hạt liên hạt II.PHƯƠNG PHÁP SỬ LÝ MÔI TRƯỜNG 1.Giảm hàm lượng chất khử phân cực Ví dụ: phân cực H+ ta trung hòa môi trường vôi sống 2.Khử oxi khử ngậm khí nước bằng: + tách nhiệt: t0 oxi hòa tan giảm + trộn nước với khí không chứa oxi + phương pháp hóa học cho vào nước chứa chất khử: Na2SO3 ; SO2 ; Na2S2O4 Na2SO3 + O2 = 2Na2SO4 3.Dùng chất làm chậm ăn mòn: Chất làm chậm chất cho lượng nhỏ chất làm chậm ăn mòn vào môi trường tốc độ ăn mòn kim loại hợp kim giảm nhanh Do cấu tác dụng người ta chia ra: Chất làm chậm anot Chất tạo màng Chất làm chậm caot Chất làm chậm tác dụng đồng thời loại Một số chất làm chậm ăn mòn dùng la: -Chất làm chậm ăn mòn axit -Chất làm chậm ăn nước dung dịch muối - Chất làm chậm ăn không khí III.PHƯƠNG PHÁP BAO PHỦ BẢO VỆ 1.Bao phủ kim loại: a)Bao phủ catot: ngăn không cho kim loại tác dụng với môi trường kim loại phủ có điện dương so với kim loại điều kiện môi trường cần bảo vệ b)Bao phủ anot: kim loại phủ có điện âm kim loại nền, lớp phủ bị phá hủy cục kim loại không bị ăn mòn Để tạo lớp phủ ta sử dụng phương pháp: - Nhúng kim loại nóng chảy - khuếch tán nhiệt - phương pháp nhiệt 26 GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 - phương pháp mạ điện - phương pháp hóa học - phương pháp tiếp xúc - phương pháp phun kim loại 2.Bao phủ hợp chất hóa học : Là phương pháp tạo lớp bề mặt kim loại thành hợp chất hóa hoc có tính bảo vệ cao nhờ dòng điện chất phản ứng a)Oxi hóa: Người ta tạo oxi hoa bề mặt chi tiết thép nhôm…để bảo vệ ăn mòn không khí Có thể oxi hóa hóa học oxi hóa điện để tạo lớp màng oxit có khả bảo vệ b)Phôt phát hóa: phốt phát hóa tạo nên bề mặt kim loại lớp màng phốt phát có khả bảo vệ c)Sunfua hóa : Tạo nên bề mặt chi tiết lớp màng sunfua nhiệt độ cao để bảo vệ chi tiết thép gang d)Nitrat hóa : Tạo nên bề mặt kim loại lớp phủ bảo vệ có chức ion NO2- có tác dụng chất làm chậm ăn mòn e)Nitơ hóa (thấm nitơ) : Thấm nito nhiệt độ 650-7500C bể chứa NH3 ion nito chiếm chỗ dư thừa mạng lưới tinh thể có tính chất bảo vệ ăn mòn kim loại 3.Bao phủ vật liệu phi kim: a)Bao phủ hợp chất hửu cơ: + Bao phủ sơn phủ: phương pháp cổ điển dùng để bảo vệ kim loại không khí, nước sông, nước biển… + Bao phủ vữa trát: số vữa trát thường dùng - vữa trát epoxi: nhựa epoxi, chất độn, chất màu chất đóng rắn - trát faolit: gồm Rerolfenol fomanđehit, chất độn, dung môi - lớp cao su: Bao phủ vật liệu cuộn Dùng lớp phủ dạng cuộn làm lớp phủ độc lập, người ta dán lớp phủ dạng cuộn lên bề mặt kim loại cần bảo vệ + Bao phủ lớp polime dạng b)Bao phủ hợp chất vô cơ: + Bao phủ bê tông chịu axit + Bao phủ vữa trát chịu axit + xây lót bao phủ lớp men IV.BẢO VỆ KIM LOẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA 1.Bảo vệ protecto: Bảo vệ protecto nối kim loại cần bảo vệ với kim loại có điện âm môi trường ăn mòn Kim loại có điện âm gọi protecto Trong trình bảo vệ protecto bị ăn mòn dần Để bảo kết cấu thép nước biển người ta dùng protecto hợp kim Al – Zn hợp kim Manhe 2.Bảo vệ catot dòng điện bên ngoài: Là phương pháp bảo vệ kim loại dòng điện chiều thực mối kim loại cần bảo vệ với cực âm nguồn ( đóng vai trò catot) cực dương nối với điện cực phụ (đóng vai trò anot) ăn mòn Người ta hay dùng đường ống, đường ray hỏng để làm cực phụ 3.Bảo anot dòng điện ngoài: Nếu trình thụ động xảy anot tốc độ ăn mòn giảm nhiều kim loại thụ động hóa điện điện chuyển phía dương 27 GV: TRẦN TRỌNG BÌNH binhhoahoc1989@gmail.com ĐT: 0979.973.853 Đối với số kim loại dễ bị thụ động dung dịch có môi trường oxi hóa mạnh anion hoạt động khử thụ động ta bảo vệ anot dòng điện phương pháp cực hóa anot kim loại cần bảo vệ nghĩa nối kim loại vào cực dương nguồn điện chiều làm cho anot bị thụ động V.BẢO VỆ BẰNG CÁCH CẤU TẠO THIẾT BỊ HỢP LÝ Đặc điểm cấu tạo thiết bị ảnh hưởng lớn đến trình ăn mòn cấu tạo thiết bị không hợp lý nguyên nhân tạo vùng hoạt động kim loại làm tăng tốc độ ăn mòn Vì cấu tạo thiêt bị hợp lý coi biện pháp bảo vệ kim loại Vì thiết kế cần lưu ý: - Tránh tiếp xúc trực tiếp kim loại năm môi trường điện ly - Loại bỏ ứng suất, đặc biệt ứng suất cực không cần thiết - Cấu tạo ống thoát không đọng môi trường ăn mòn - Tránh ăn mòn cực chất lỏng chảy thành thiết bị - Giảm nhỏ đến mức tối thiểu khe hẹp mối nối chi tiết nằm dung dịch chất điện ly - Tránh góc chết gây nên tính không đồng chất điện li VI.TỔ HỢP CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ Trong thực tế người ta thường dùng tổ hợp phương pháp bảo vệ cho hợp lí kinh tế Thông thường để bảo vệ kết cấu kim loại nước biển người ta thường kêt hợp phương pháp sơn phủ bảo vệ với bảo vệ protecto bảo vệ dòng điện Phương pháp oxi hóa phốt phát hóa thường sử dụng làm lớp cho sơn phủ Người ta sử dụng phối hợp vật liệu kết cấu bảo vệ để đạt hiệu sủ dụng kinh tế - Hết - 28 [...]... một pha là hợp chất hóa học - hợp kim có cấu tạo bởi hai hay nhiều pha CHƯƠNG II: ĂN MÒN HÓA HỌC I.KHÁI NIỆM VỀ ĂN MÒN HÓA HỌC Ăn mòn hóa học là quá trình phá hủy kim loại do tác dụng hóa học của nó với môi trường xung quanh Ăn mòn hóa học tiến hành khi kim loại tác dụng với chất lỏng không phân li hoăc khí khô Đặc điểm của ăn mòn hóa học là quá trình ăn mòn không sinh ra dòng điện sản phẩm ăn mòn... mòn điện hóa là quá trình ăn mòn trong đó phát sinh dòng điện vì vậy ăn mòn điện hóa chỉ xảy ra khi kim loại tiếp xúc với môi trường điện li II.ĐIỆN LI ĐIỆN CỰC VÀ CƠ CẤU ĂN MÒN ĐIỆN HÓA 1 .Điện thế điện cực: Khi nhúng 1 thanh kim loại vào dung dịch điện li, giữa chúng hình thành lại sự phân bố điện tích Trên bề mặt phân chia pha tạo thành lớp điện tích kép Trong điều kiện mòn thường gặp thì cation kim... phương pháp mạ điện - phương pháp hóa học - phương pháp tiếp xúc - phương pháp phun kim loại 2.Bao phủ bằng hợp chất hóa học : Là phương pháp tạo lớp bề mặt kim loại thành hợp chất hóa hoc có tính bảo vệ cao nhờ dòng điện hoặc chất phản ứng a)Oxi hóa: Người ta tạo oxi hoa bề mặt các chi tiết bằng thép nhôm…để bảo vệ ăn mòn trong không khí Có thể oxi hóa bằng hóa học hoặc oxi hóa bằng điện để tạo lớp... lý tưởng T :nhiệt độ tuyêt đối 0K n :hóa trị ion kim loại F:hằng số Faraday Ta gọi đó là điện thế điện thế điện cực thuận nghịch b )thi n thế điện cực không thuận nghịch: thi n thế điện cực không thuận nghịch là điện thế xác định trong điều kiện, quá trình trao đổi ngoài ion kim loại còn có các loại ion khác cũng tham gia quá trình trao đổi: Sơ đồ thi t lập điện thế điện cực kim loại không thuận nghịch... hiện một bước nhảy điện thế Độ chênh lệch điện thế giữa bề mặt kim loại và dung dịch gọi là điện thế điện cực của kim loại 2 .điện thế điện cực thuận nghịch và không thuận nghịch: Khi nhúng một thanh kim loại vào chất điện ly có khả năng suất hiện điện thế điện thế điện cực thuận nghịch hoặc không thuận nghịch tùy theo bản chất của dung dịch chất điện ly a )điện thế điện cực thuận nghịch: khi nhúng một thanh... trình ăn mòn điện hóa III.CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH ĂN MÒN ĐIỆN HÓA 1.Các nhân tố bên trong: a)Độ bền nhiệt của kim loại: Kim loại bị ăn mòn điện hóa khi nó đóng vai trò điện cực anot trong nguyên tố Ganvani Về phương diện nhiệt động, quá trình ăn mòn có khả năng tự xảy ra khi biến thi n năng lượng tự do của nó ∆G < 0 hoặc sức điện động của cặp nguyên tố ăn mòn Eđ > 0 Điện thế điện cực phụ... oxi hóa: in= i1 – i2 Trong trường hợp nếu i1 < i2 ion kim loại phóng điện, quá trình lúc này là quá trình khử: in= i2 – i1 khi lớp điện tích kép hình thành, đến lúc nào đó thi t lập trạng thái cân bằng động quá trình oxi hóa bằng quá trình khử Khi đó i = i2= i0 Ta gọi i0 là dòng điện không đổi lớp điện tích kép được cân bằng giống như một tụ điện hai lớp điện tích trái dấu và xuất hiện một bước nhảy điện. .. tham gia vào các quá trình điện cực nữa khi thi t lập trạng thái cân bằng động dòng điện i = i2= i0 được viêt bằng phương trình thuận nghịch sau: Me + mH2O Me+n.mH2O + ne Như vậy lượng cation hòa tan vào dung dịch bao nhiêu cũng bằng số cation.kết tủa trên bề mặt kim loại kết quả điện cực kim loại không bị ăn mòn Sơ thi t lập điện thế điện cực kim loại thuận nghịch j Điện thế điện cực được cực được xác... mòn trong chất điện li (axit, bazo, muối) - Ăn mòn dưới đất nghĩa là ăn mòn các công trình ngầm dưới đất - Ăn mòn điện gây ra dưới tác dụng của dòng điện ngoài hay các dòng điện lanng thang - Ăn mòn dưới tác dụng của điện thế gây ra do tác dụng đồng thời của môi trường xâm thực và của điện thế trên kim loại - Ăn mòn sinh vật học và ăn mòn gây ra do các vi sinh vật hay các sản phẩm chuyển hóa của chúng... lỏng ăn mòn Kết cấu thi t bị hợp lý là một trong những biện pháp hiệu quả IV.XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ ĂN MÒN ĐIỆN HÓA THEO ĐIỀU KIỆN ĂN MÒN: Phuong pháp xác định tốc độ ăn mòn điện hóa theo biểu đồ còn gọi là phương pháp điện hóa: Trị số khối lượng kim loại bị ăn mòn ở anot được xác định theo định luật Fraday Trong đó: ∆m là khối lượng kim loại bị ăn mòn (g) A: nguyên tử gam của kim loại (g) q: điện lượng chạy