Đang tải... (xem toàn văn)
Faraday : Tổng hợp mọi thứ liên quan tới đl Faraday...........................................................................................................................................................................................................................................................
II- Bản chất dòng điện chất điện phân 1/ Sự phân li – tái hợp 2/ Bản chất dòng điện chất điện phân Dòng điện chất điện phân dòng dịch chuyển có hướng ion dương theo chiều điện trường ion âm ngược chiều điện trường - Chú ý: dòng điện qua bình điện phân tuân theo định luật Ohm III- Phản ứng phụ tượng điện phân 1/ Phản ứng phụ Là phản ứng hóa học thứ cấp xuất có tượng điện phân: - Các ion âm dịch chuyển đến anod, nhường electron cho anod, ion dương đến catod nhận electron từ catod để trở thành phần tử trung hòa - Các phân tử trung hồ vừa tạo bám vào điện cực, bay khỏi dung dịch dạng khí; Chúng tác dụng với điện cực dung mơi, gây phản ứng hố học 2/ Hiện tượng dương cực tan Là dạng phản ứng phụ: dương cực bị hòa tan điện phân dung dịch muối kim loại mà anod làm kim loại muối IV- Định luật Faraday 1/ Định luật I Faraday 2/ Định luật II Faraday V- Ứng dụng tượng điện phân - Luyện kim: Người ta dựa vào tượng cực dương tan để tinh chế kim loại, điều chế kim loại - Mạ điện: dùng phương pháp điện phân để phủ lớp kim loại lên đồ vật kim loại khác Khi vật cần mạ dùng làm cực âm, kim loại dùng để mạ làm cực dương, chất điện phân dung dịch muối kim loại dùng để mạ - Đúc điện: khuôn vật định đúc sáp ong hay chất khác dễ nặn, qt lên khn lớp than chì (graphit) mỏng để bề mặt khuôn trở thành dẫn điện Khuôn dùng để làm cực âm, cực dương kim loại mà ta muốn đúc dung dịch điện phân muối kim loại Khi đặt hiệu điện vào hai điện cực đó, kim loại kết thành lớp khuôn đúc, dày hay mỏng tuỳ thuộc vào thời gian điện phân Sau người ta tách lớp kim loại khỏi khuôn vật cần đúc Một số phương pháp giải tập điện phân NHẮC LẠI LÍ THUYẾT 1) Điện phân chất điện li nóng chảy: áp dụng MCln, M(OH)n Al2O3 (M kim loại nhóm IA IIA) 2) Điện phân dung dịch chất điện li nước: - Vai trò nước: trước hết dung mơi hòa tan chất điện phân, sau tham gia trực tiếp vào trình điện phân: + Tại catot (cực âm) H2O bị khử: 2H2O + 2e → H2 + 2OH– + Tại anot (cực dương) H2O bị oxi hóa: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e - Tại catot (cực âm) xảy trình khử M+, H+ (axit), H2O theo quy tắc: + Các cation nhóm IA, IIA, Al3+ khơng bị khử (khi H2O bị khử) + Các ion H+ (axit) cation kim loại khác bị khử theo thứ tự dãy điện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh bị khử trước): Mn+ + ne → M + Các ion H+ (axit) dễ bị khử ion H+ (H2O) + Ví dụ điện phân dung dịch hỗn hợp chứa FeCl3, CuCl2 HCl thứ tự ion bị khử là: Fe3+ + 1e → Fe2+ ; Cu2+ + 2e → Cu ; 2H+ + 2e → H2 ; Fe2+ + 2e → Fe - Tại anot (cực dương) xảy q trình oxi hóa anion gốc axit, OH– (bazơ kiềm), H2O theo quy tắc: + Các anion gốc axit có oxi NO3–, SO42–, PO43–, CO32–, ClO4–…khơng bị oxi hóa + Các trường hợp khác bị oxi hóa theo thứ tự: S2– > I– > Br– > Cl– > RCOO– > OH– > H2O 3) Định luật Faraday m= Trong đó: + m: khối lượng chất giải phóng điện cực (gam) + A: khối lượng mol chất thu điện cực + n: số electron trao đổi điện cực + 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) II – MỘT SỐ CƠ SỞ ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VỀ ĐIỆN PHÂN - Khối lượng catot tăng khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào - m (dung dịch sau điện phân) = m (dung dịch trước điện phân) – (m kết tủa + m khí) - Độ giảm khối lượng dung dịch: Δm = (m kết tủa + m khí) - Khi điện phân dung dịch: + Hiđroxit kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH)2,…) + Axit có oxi (HNO3, H2SO4, HClO4,…) + Muối tạo axit có oxi bazơ kiềm (KNO3, Na2SO4,…) → Thực tế điện phân H2O H2 (ở catot) O2 (ở anot) - Khi điện phân dung dịch với anot kim loại không trơ (không phải Pt hay điện cực than chì) anot xảy trình oxi hóa điện cực - Có thể có phản ứng phụ xảy cặp: chất tạo thành điện cực, chất tan dung dịch, chất dùng làm điện cực Ví dụ: + Điện phân nóng chảy Al2O3 (có Na3AlF6) với anot làm than chì điện cực bị ăn mòn dần chúng cháy oxi sinh + Điện phân dung dịch NaCl khơng màng ngăn tạo nước Gia–ven có khí H2 thoát catot + Phản ứng axit dung dịch với kim loại bám catot - Viết phản ứng (thu nhường electron) xảy điện cực theo thứ tự, không cần viết phương trình điện phân tổng quát - Viết phương trình điện phân tổng qt (như phương trình hóa học thơng thường) để tính tốn cần thiết - Từ công thức Faraday → số mol chất thu điện cực - Nếu đề cho I t trước hết tính số mol electron trao đổi điện cực (ne) theo công thức: ne = (với F = 96500 t = giây F = 26,8 t = giờ) Sau dựa vào thứ tự điện phân, so sánh tổng số mol electron nhường nhận với ne để biết mức độ điện phân xảy Ví dụ để dự đốn xem cation kim loại có bị khử hết khơng hay nước có bị điện phân khơng H2O có bị điện phân điện cực nào… - Nếu đề cho lượng khí điện cực thay đổi khối lượng dung dịch, khối lượng điện cực, pH,…thì dựa vào bán phản ứng để tính số mol electron thu nhường điện cực thay vào cơng thức để tính I t - Nếu đề yêu cầu tính điên lượng cần cho trình điện phân áp dụng cơng thức: Q = I.t = ne.F - Có thể tính thời gian t’ cần điện phân hết lượng ion mà đề cho so sánh với thời gian t đề Nếu t’ < t lượng ion bị điện phân hết t’ > t lượng ion chưa bị điện phân hết - Khi điện phân dung dịch bình điện phân mắc nối tiếp cường độ dòng điện thời gian điện phân bình → thu nhường electron điện cực tên phải chất sinh điện cực tên tỉ lệ mol với - Trong nhiều trường hợp dùng định luật bảo toàn mol electron (số mol electron thu catot = số mol electron nhường anot) để giải cho nhanh III – MỘT SỐ VÍ DỤ MINH HỌA Ví dụ 1: Điện phân hòa tồn 2,22 gam muối clorua kim loại trạng thái nóng chảy thu 448 ml khí (ở đktc) anot Kim loại muối là: A Na B Ca C K D Mg Hướng dẫn: nCl2 = 0,02 Tại catot: Mn+ + ne → M Theo đlbt khối lượng mM = m(muối) – m(Cl2) = 2,22 – 0,02.71 = 0,8 gam Tại anot: 2Cl– → Cl2 + 2e Theo đlbt mol electron ta có nM = → M = 20.n → n = M Ca (hoặc viết phương trình điện phân MCln M + n/2Cl2 để tính) → đáp án B Ví dụ 2: Tiến hành điện phân (với điện cực Pt) 200 gam dung dịch NaOH 10 % đến dung dịch NaOH bình có nồng độ 25 % ngừng điện phân Thể tích khí (ở đktc) anot catot là: A 149,3 lít 74,7 lít B 156,8 lít 78,4 lít C 78,4 lít 156,8 lít D 74,7 lít 149,3 lít Hướng dẫn: mNaOH (trước điện phân) = 20 gam Điện phân dung dịch NaOH thực chất điện phân nước: H2O → 1/2 O2 (anot) + H2 (catot) → NaOH không đổi → m (dung dịch sau điện phân) = 80 gam → m (H2O bị điện phân) = 200 – 80 = 120 gam → nH2O = 20/3 mol → VO lít → đáp án D = 74,7 lít VH = 149,3 Ví dụ 3: Sau thời gian điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 ( d = 1,25 g/ml) với điện cực graphit (than chì) thấy khối lượng dung dịch giảm gam Để làm kết tủa hết ion Cu2+ lại dung dịch sau điện phân cần dùng 100 ml dung dịch H2S 0,5 M Nồng độ phần trăm dung dịch CuSO4 ban đầu là: A 12,8 % B 9,6 % C 10,6 % D 11,8 % Hướng dẫn: nH2S = 0,05 mol - Gọi x số mol CuSO4 tham gia trình điện phân: CuSO4 + H2O → Cu + 1/2O2 + H2SO4 (1) → m (dung dịch giảm) = m Cu(catot) + m O2(anot) = 64x + 16x = → x = 0,1 mol - CuSO4 + H2S → CuS + H2SO4 (2) → nH2S = nCuSO4 = 0,05 mol - Từ (1) (2) → nCuSO4 (ban đầu) = 0,1 + 0,05 = 0,15 (mol) → C% = → đáp án B Ví dụ 4: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0,2 M với cường độ dòng điện 9,65A Tính khối lượng Cu bám vào catot thời gian điện phân t1 = 200 s t2 = 500 s Biết hiệu suất điện phân 100 % A 0,32 gam 0,64 gam B 0,64 gam 1,28 gam C 0,64 gam 1,60 gam D 0,64 gam 1,32 gam Hướng dẫn: nCuSO4 = 0,02 = nCu2+ Thời gian cần thiết để điện phân hết Cu2+ t = s → t1 < t < t2 → Tại t1 có 1/2 số mol Cu2+ bị điện phân → m1 = 0,01.64 = 0,64 gam t2 Cu2+ bị điện phân hết → m2 = 1,28 gam → đáp án B Ví dụ 5: Điện phân 200 ml dung dịch CuSO4 với điện cực trơ cường độ dòng điện 1A Khi thấy catot bắt đầu có bọt khí dừng điện phân Để trung hòa dung dịch thu sau điện phân cần dùng 100 ml dung dịch NaOH 0,1M Thời gian điện phân nồng độ mol dung dịch CuSO4 ban đầu là: A 965 s 0,025 M B 1930 s 0,05 M C 965 s 0,05 M D 1930 s 0,025 M Hướng dẫn: nNaOH = 0,01 mol - Khi catot bắt đầu có bọt khí (H2) chứng tỏ CuSO4 bị điện phân hết theo phương trình: CuSO4 + H2O → Cu + 1/2O2 + H2SO4 - nNaOH = nOH– = 0,01 mol → nH2SO4 = 0,5.nH+ = 0,5.nOH– = 0,005 (mol) → nCu = nCuSO4 = 0,005 (mol) → = 0,005 → t = 965 s CM(CuSO ) = M (hoặc dựa vào phản ứng thu nhường electron điện cực để tính) → đáp án A Ví dụ 6: Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp AgNO3 0,1 M Cu(NO3)2 0,2 M với điện cực trơ cường độ dòng điện 5A Sau 19 phút 18 giây dừng điện phân, lấy catot sấy khô thấy tăng m gam Giá trị m là: A 5,16 gam B 1,72 gam C 2,58 gam D 3,44 gam Hướng dẫn: nAg+ = 0,02 mol ; nCu2+ = 0,04 mol - Ta có ne = mol - Thứ tự ion bị khử catot: Ag+ + 1e → Ag (1) → sau (1) 0,06 – 0,02 = 0,04 mol electron 0,02 0,02 0,02 Cu2+ + 2e → Cu (2) → sau (2) dư 0,02 mol Cu2+ 0,02 0,04 0,02 m (catot tăng) = m (kim loại bám vào) = 0,02.(108 + 64) = 3,44 gam → đáp án D Ví dụ 7: Hòa tan 50 gam tinh thể CuSO4.5H2O vào 200 ml dung dịch HCl 0,6 M thu dung dịch X Đem điện phân dung dịch X (các điện cực trơ) với cường độ dòng điện 1,34A Khối lượng kim loại catot thể tích khí thoát anot (ở đktc) (Biết hiệu suất điện phân 100 %): A 6,4 gam 1,792 lít B 10,8 gam 1,344 lít C 6,4 gam 2,016 lít D 9,6 gam 1,792 lít Hướng dẫn: nCuSO4.5H2O = nCuSO4 = 0,2 mol ; nHCl = 0,12 mol - Ta có ne = mol - Thứ tự điện phân catot anot là: Tại catot: Cu2+ + 2e → Cu → Cu2+ chưa bị điện phân hết → m (kim loại catot) = 0,1.64 = 6,4 gam 0,1 0,2 0,1 Tại anot: 2Cl– → Cl2 + 2e → ne (do Cl– nhường) = 0,12 < 0,2 mol → anot Cl– bị điện phân hết 0,12 0,06 0,12 đến nước bị điện phân → ne (do H2O nhường) = 0,2 – 0,12 = 0,08 mol 2H2O → O2 + 4H+ + 4e 0,02 0,08 V (khí anot) = (0,06 + 0,02).22,4 = 1,792 lít → đáp án A Ví dụ 8: Có 200 ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2 AgNO3, để điện phân hết ion kim loại dung dịch cần dùng cường độ dòng điện 0,402A Sau điện phân xong thấy có 3,44 gam kim loại bám catot Nồng độ mol Cu(NO3)2 AgNO3 hỗn hợp đầu là: A 0,2 M 0,1 M B 0,1 M 0,2 M C 0,2 M 0,2 M D 0,1 M 0,1 M Hướng dẫn: - Ta có ne = mol - Tại catot: Ag+ + 1e → Ag Ta có hệ phương trình: x x (mol) Cu2+ + 2e → Cu → CM Cu(NO3)2 = CM AgNO3 = 0,1 M → đáp án D y y (mol) Ví dụ 9: Hòa tan 4,5 gam tinh thể MSO4.5H2O vào nước dung dịch X Điện phân dung dịch X với điện cực trơ cường độ dòng điện 1,93A Nếu thời gian điện phân t (s) thu kim loại M catot 156,8 ml khí anot Nếu thời gian điện phân 2t (s) thu 537,6 ml khí Biết thể tích khí đo đktc Kim loại M thời gian t là: A Ni 1400 s B Cu 2800 s C Ni 2800 s D Cu 1400 s Hướng dẫn: Gọi nMSO4 = nM2+ = x mol Ví dụ 10: Mắc nối tiếp hai bình điện phân: bình (1) chứa dung dịch MCl2 bình (2) chứa dung dịch AgNO3 Sau phút 13 giây catot bình (1) thu 1,6 gam kim loại catot bình (2) thu 5,4 gam kim loại Cả hai bình khơng thấy khí catot Kim loại M là: A Zn B Cu C Ni D Pb Hướng dẫn: - Do hai bình mắc nối tiếp nên ta có: Q = I.t = → M = 64 → Cu → đáp án B Ví dụ 11: Điện phân nóng chảy Al2O3 với anot than chì (hiệu suất điện phân 100 %) thu m kg Al catot 67,2 m3 (ở đktc) hỗn hợp khí X có tỉ khối so với hiđro 16 Lấy 2,24 lít (ở đktc) hỗn hợp khí X sục vào dung dịch nước vôi (dư) thu gam kết tủa Giá trị m là: A 54,0 kg B 75,6 kg C 67,5 kg D 108,0 kg Hướng dẫn: 2Al2O3 - Do 4Al + 3O2 (1) ; C + O2 CO2 (2) ; 2C + O2 2CO (3) X = 32 → hỗn hợp X có CO2 ; CO (x mol) O2 dư (y mol) - 2,24 lít X + Ca(OH)2 dư → 0,02 mol kết tủa = nCO2 → 67,2 m3 X có 0,6 CO2 - Ta có hệ phương trình: Từ (1) ; (2) ; (3) → mAl = 0,6 + x + y = → x = 1,8 y = 0,6 kg → đáp án B Muốn mạ đồng sắt có tổng diện tích 200cm2, ta dùng làm katod bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 anod đồng Cho dòng điện qua 40 phút 50 giây Tìm bề dày lớp đồng bám mặt sắt Cho Cu=64;n=2; Khối lượng riêng đồng e=8,9(g/cm3) Số mol đồng lại nCu=qn.e.NA Khối lượng đồng mCu=MCunCu Độ dày tăng them a=VS=mCuDS Na số Avogadro D khối lượng riêng, e điện tích electron Khác mạ kẽm điện phân mạ kẽm nhúng nóng Post date: T3, 09/29/2015 - 22:30 Mạ kẽm nhúng nóng để bảo vệ sản phẩm sắt thép chống ăn mòn Mạ kẽm nhúng nóng trình phủ phân tử kẽm lên bề mặt kim loại , cách nhúng chi tiết vào bể kẽm đốt điều kiện nóng chảy Phương pháp cơng nghệ xử lý đơn giản tiện lợi so với phương pháp mạ kẽm khác ,nó chiếm ưu lớn so với phương pháp bảo vệ chống ăn mòn khác Q trình mạ nhúng kẽm nóng ( sắt thép làm bề mặt cách nhúng vào bể chứa chất tẩy dung dịch axit sunfurich để loại bỏ tạp chất bám bề mặt, ) * Chuẩn bị làm bề mặt bước quan trọng ứng dụng phương pháp phủ bảo vệ bề mặt Đa số trường hợp hư hỏng trước thời hạn sử dụng việc chuẩn bị bề mặt không cách không phù hợp Quá trình chuẩn bị bề mặt vật liệu kim loại cho mạ nhúng kẽm nóng gồm nhiều bước tẩy dầu mỡ dung dịch chất kiểm, tẩy gỉ axit tẩy rửa loại bỏ oxit ngăn không cho bề mặt bị oxi hố trở lại * Mạ nhúng kẽm nóng: Trong bước vật liệu nhúng hoàn toàn bể kẽm nóng chảy có tối thiểu 98% kẽm nguyên chất, hố chất bề kẽm nóng chảy định theo tiêu chuẩn ASTM (hoặc tương đương) Nhiệt độ bể kẽm trì khoảng 454 độ C Các sản phẩm gia công nhúng bể đủ lâu để đạt tới nhiệt độ bể mạ, chi tiết bỏ chậm khỏi bể mạ lượng kẽm dư loại bỏ cách tự chảy, rung li tâm Các phản ứng lý hố q trình xử lý diễn nhiệt độ chi tiết gần với nhiệt độ bể mạ Các chi tiết làm nguội nước hay nhiệt độ khơng khí môi trường sau bỏ khỏi bể mạ * Kiểm tra: Hai thuộc tính quan trọng lớp mạ kẽm nhúng nóng xem xét cẩn thận sau mạ độ dày lớp mạ biểu lớp mạ Tiêu chuẩn ASTM (hoặc tiêu chuẩn khác tương đương) đưa tiêu chuẩn tối thiểu độ dày lớp phủ mạ kẽm nhúng nóng cho loại chi tiết lĩnh vực khác Các yếu tố ảnh hưởng tới độ dày biểu lớp mạ kẽm bao gồm: thành phần hoá học thép, điều kiện bề mặt thép, nhiệt độ bể mạ, thời gian nhúng bể mạ, tốc độ lấy khỏi bề mạ, tốc độ làm nguội thép Thành phần hoá học thép cần mạ quan trọng, hàm lượng silicon phosphorus có thép ảnh hưởng mạnh tới độ dày bề lớp mạ kẽm, thành phần khác carbon, sulfur, manganese có hiệu thứ yếu lên độ dày lớp phủ mạ kẽm Tổ hợp thành phần kể gọi thép phục hoạt (reactive steel) công nghệ mạ nhúng kẽm nóng Tổ hợp có khuynh hướng làm tăng tốc phát triển lớp hợp kim kẽm sắt, điều làm cho lớp mạ phủ kẽm bao hàm hợp kim kẽm sắt, thay có bề mặt ngồi sáng màu kẽm lớp phủ mạ kẽm có màu xám đậm, lớp phủ màu xám đậm cung cấp bảo vệ tốt lớp phủ bảo vệ có bề mặt sáng Các tiêu lớp mạ kẽm thường lấy theo tiêu chuẩn ASTM A123 sản phẩm kết cấu theo tiêu chuẩn ASTM A153 chi tiết nhỏ khác bulong ốc vít sử dụng theo tiêu chuẩn tương đương khác Các phương pháp bảo vệ sắt thép chống ăn mòn Dùng lớp phủ bảo vệ (hay gọi bảo vệ rào chắn) để cách ly bề mặt kim loại tiếp xúc với chất điện dung mơi trường ngồi phương pháp cổ xưa ứng dụng rộng rãi việc bảo vệ chống ăn mòn Hai thuộc tích quan trọng lớp bảo vệ rào chắn bám dính vào bề mặt kim loại độ bền lớp phủ Sơn ví dụ điển hình lớp bảo vệ rào chắn Bảo vệ cathode phương pháp quan trọng để tránh ăn mòn, chất bảo vệ cathode làm thay đổi phần tử mạch ăn mòn, tạo phần tử mạch ăn mòn đảm bảo kim loại trở thành phần tử cathode mạch Mạ nhúng kẽm nóng phương pháp đồng thời cung cấp hai phương pháp bảo vệ chống ăn mòn bảo vệ rào chắn bảo vệ cathode Tuổi thọ lớp mạ định nghĩa tuổi thọ 5% bề mặt xuất lớp gỉ sắt Biểu đồ cho thấy độ dày lớp phủ mạ kẽm nhúng nóng với tuổi thọ phục vụ mong đợi sản phẩm sắt thép mạ nhúng kẽm nóng sử dụng mơi trường khác Khí ngày cải thiện đáng kể qua chiến dịch chống nhiểm, qua bảng liệu cho ta thấy tuổi thọ lớp phủ mạ nhúng kẽm nóng kéo dài lâu kỷ sản phẩm sau mạ kẽm nhúng nóng sơn dễ dàng, hai yếu tố để đảm bảo chất lượng lớp sơn phủ chuẩn bị bề mặt sau mạ nhúng nóng lựa chọn hệ thống sơn đắn Thép mạ kẽm sơn số lý là: thẩm mỹ, đánh dấu an toàn, mong muốn bảo vệ lâu dài Tuổi thọ phục vụ mong đợi lớp phủ mạ kẽm nhúng nóng thường vượt tuổi thọ kết cấu mà bảo vệ Một hệ thống bảo vệ kép mạ nhúng nóng + sơn phủ kéo dài lớn thời hạn bảo vệ ăn mòn hiệu Thí dụ tuổi thọ lớp phủ mạ nhúng kẽm nóng 35 năm, tuổi thọ phục vụ mong đợi cuả lớp sơn 10 năm tuổi thọ phục vụ mong đợi của hệ thống kép 45 năm mà 67,5 năm, tức 1,5 x (35+10)năm - See more at: Ống thép mạ kẽm nhúng nóng Mạ kẽm nhúng nóng, hay gọi nhúng kẽm, cách truyền thống để phủ cho ống thép lớp bảo vệ Ống thép qua xử lý bề mặt nhúng vào bể chứa kẽm nóng chảy Lớp kẽm bảo vệ phủ hai mặt ống thép, nhúng hồn tồn vào bể dung dịch kẽm nóng Lớp mạ kẽm ống thép mạ kẽm nhúng nóng dày trung bình khoảng 50 micromet Trong tất phương pháp mạ kẽm mạ kẽm nhúng nóng phương pháp có khả chống gỉ tốt Nó tạo lớp bền chống mài mòn nhiều mơi trường khác Ống thép mạ kẽm nhúng nóng sử dụng tốt mơi trường khơng khí, biển, chất hóa học cơng nghiệp,… ƯU ĐIỂM - Tạo lớp bảo vệ kết cấu kim loại mơi trường khơng khí, biển, khí cơng nghiệp - Phục hồi chi tiết bị mài mòn: làm bề mặt sản phẩm bị tác động yếu tố môi trường - Tạo lớp bền chống mài mòn chi tiết - Tạo lớp trang trí lớp nhựa, gỗ - Phổ biến tạo lớp kẽm, nhôm chống ăn mòn điều kiện khác Đồng thời, mạ kẽm nhúng nóng đem đến cho sản phẩm tính chất ưu việt mà khơng loại bảo vệ bề mặt so sánh được: - Với hầu hết loại thép thị trường, mạ kẽm đem đến giá trị kinh tế mặt lâu dài Trong số trường hợp, chi phí mạ kẽm ban đầu - Lớp kẽm phủ bề mặt trở thành phần lớp thép mà bảo vệ - Sản phẩm mạ kẽm có độ bền vượt trội, chống loại va chạm trình vận chuyển sử dụng (nhờ khả tự lành vết thương kim loại kẽm) - Với nguyên lý bảo vệ ăn mòn điện (cathodic protection), mạ kẽm đảm bảo khu vực tiếp xúc với môi trường ăn mòn bảo vệ lớp kẽm phủ xung quanh - Mạ kẽm đạt tiêu chuẩn độ dày lớp phủ tối thiểu - Thép nhúng hoàn toàn bể kẽm nóng chảy, mặt mặt ngồi sản phẩm phủ kẽm lúc - Mạ kẽm áp dụng cho nhiều mặt hàng khác nhau, từ ốc vít đến kết cấu to lớn ống, dầm chữ I… - Các tính chất học thép không bị ảnh hưởng mạ kẽm - Mạ kẽm kết hợp với lớp sơn tạo nên hiệu kinh tế vượt bật cho vấn đề bảo vệ thép mơi trường ăn mòn cao Sự kết hợp mang đến kết cao chúng sử dụng đơn lẻ Ống thép mạ kẽm điện phân Khác với ống thép mạ kẽm nhúng nóng, ống thép mạ kẽm điện phân phủ bề mặt ống thép Người ta dùng công nghệ mạ điện phân, tạo kết tủa lớp kim loại lớp kim loại mỏng, để chống ăn mòn, tăng kích thước, tăng độ cứng bề mặt Phương pháp gọi mạ lạnh Ưu điểm ống thép mạ điện phân lớp mạ có độ bám cao, ống thép khơng bị nung nóng khơng sợ ảnh hưởng đến hình dạng ống thép Khuyết điểm lớp mạ dày tính chất lại đi, lớp kẽm mạ có độ dày đạt khoảng 15 – 25 micro met Do bảo vệ bề mặt độ dày lớp kẽm hơn, ống thép mạ kẽm điện phân có khả bảo vệ thấp so với ống thép mạ kẽm nhúng nóng Tuy nhiên, phủ thêm lớp sơn bên lớp kẽm giúp tăng đáng kể độ bền lớp bảo vệ SỰ ĂN MÒN CỦA THÉP Như phân tích phần chất ăn mòn, khác biệt điện tạo bề mặt thép không đồng thành phần bề mặt thép, bề mặt ẩm ướt, chất điện phân mà thép nhúng vào Các tế bào điện phân hình thành gồm: Anode Cathode Kết khác biệt điện tế bào electron mang điện tích âm (-) dịch chuyển từ Anode sang Cathode, nguyên tử sắt khu vực Anode chuyển đổi thành ion dương (+) Các ion sắt mang điện tích dương Fe++ Anode thu hút phản ứng với ion mang điện tích âm OH- chất điện phân tạo thành oxit sắt từ, hay gọi gỉ sắt (rust) Ở Cathode, electron mang điện tích âm phản ứng với ion H+ chất điện phân để tạo thành khí H2 Trong điều kiện thích hợp, ăn mòn diễn hàng tỉ phản ứng giây, nhanh sau đó, lớp gỉ sắt xuất khu vực Anode Thật vậy, phóng đại vùng Anode Cathode mẩu thép nhỏ kính hiển vi, ta nhận thấy tất điện liên kết với lớp thép nền, tượng ăn mòn xảy Anode Khu vực Anode sau bị ăn mòn làm thay đổi hiệu điện thế, Anode Cathode thay đổi vai trò cho nhau, khu vực trước chưa bị ăn mòn bị cơng Q trình tiếp diễn toàn bề mặt thép bị gỉ sét Cơ chế bảo vệ Cathode (Cathode protection) Bảo vệ cathode phương pháp quan trọng để tránh ăn mòn, chất bảo vệ cathode làm thay đổi phần tử mạch ăn mòn, tạo phần tử mạch ăn mòn đảm bảo kim loại trở thành phần tử cathode mạch Mạ kẽm nhúng nóng phương pháp đồng thời cung cấp hai phương pháp bảo vệ chống ăn mòn bảo vệ rào chắn bảo vệ cathode Khi kẽm thép tiếp xúc với môi trường điện phân, chênh lệch điện gia tăng tế bào điện phân hình thành Như phân tích phần chất ăn mòn, kẽm có khả điện hóa cao thép Do đó, kẽm trở thành Anode để bảo vệ thép bên trong, ngăn hình thành vùng Anode Cathode bề mặt thép Do chênh lệch điện bên tế bào, hạt electron mang điện tích âm (-) dịch chuyển từ kẽm (Anode) sang thép (Cathode), nguyên tử kẽm Anode chuyển thành ion kẽm mang điện tích dương (Zn++) Tại bề mặt Cathode (-), electron mang điện tích âm thu hút tác dụng với ion H+ mơi trường điện phân, giải phóng khí H2 Khơng có phản ứng hóa học thép (Cathode) chất điện phân Hiện tượng ngăn cản ăn mòn Cathode, gọi bảo vệ Cathode Những ion kẽm Z++ Anode tác dụng với ion OH- chất điện phân kẽm từ từ bị tiêu thụ, tạo thành lớp bảo vệ hi sinh cho thép Khi có ngắt quãng hư hại lớp kẽm bảo vệ, bảo vệ Cahode hoạt động đảm bảo thép không bị ăn mòn Phần lớn lớp phủ hữu lớp sơn phụ thuộc vào khả chống thấm nó, vài trường hợp, sắc tố chống ăn mòn để bảo vệ thép khỏi gỉ sét Các lớp cung cấp khơng có bảo vệ thép bên có ngắt quảng hư hại lớp bảo vệ Do đó, ăn mòn bắt đầu hình thành nhanh chóng lan rộng bên lớp phủ ... Tổ hợp thành phần kể gọi thép phục hoạt (reactive steel) cơng nghệ mạ nhúng kẽm nóng Tổ hợp có khuynh hướng làm tăng tốc phát triển lớp hợp kim kẽm sắt, điều làm cho lớp mạ phủ kẽm bao hàm hợp. .. khơng cần viết phương trình điện phân tổng quát - Viết phương trình điện phân tổng qt (như phương trình hóa học thơng thường) để tính tốn cần thiết - Từ cơng thức Faraday → số mol chất thu điện cực... SO42–, PO43–, CO32–, ClO4–…khơng bị oxi hóa + Các trường hợp khác bị oxi hóa theo thứ tự: S2– > I– > Br– > Cl– > RCOO– > OH– > H2O 3) Định luật Faraday m= Trong đó: + m: khối lượng chất giải phóng