Chuyên đề 6: Lý thuyết và các dạng bài tập trọng tâm về kim loại - Bài 9: Sự ăn mòn kim loại và các phương pháp bảo vệ

Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Sự ăn mòn kim loại 
 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - 
1. Khái niệm ăn mòn kim loại 
Sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng hoá học của môi trường xung quanh gọi là ăn mòn kim loại 
Kết quả kim loại bị oxi hóa thành các ion dương, và sẽ mất đi những tính chất quý báu của kim loại: 
M
n+
 M
o
 + n.e 
2. Các loại ăn mòn kim loại 
Căn cứ vào môi trường và cơ chế của sự ăn mòn kim loại, người ta phân thành 2 loại chính là: ăn mòn hoá 
học và ăn mòn điện hoá (ăn mòn điện hoá học). 
a. Ăn mòn hoá học. 
Ăn mòn hóa học là sự phá hủy kim loại do kim loại phản ứng hoá học với chất khí hoặc hơi nước ở nhiệt 
độ cao. 
Đặc điểm của ăn mòn hóa học là không phát sinh dòng điện (không có các điện cực) và nhiệt độ càng cao, 
thì tốc độ ăn mòn càng nhanh. 
Sự ăn mòn hóa học thường xảy ra ở những thiết bị của lò đốt, các chi tiết của động cơ đốt trong hoặc các 
thiết bị tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao. 
Bản chất của ăn mòn hoá học là quá trình oxi hóa - khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển 
trực tiếp sang môi trường tác dụng. 
b. Ăn mòn điện hóa 
Ăn mòn điện hóa là sự phá hủy kim loại do kim loại tiếp xúc với dung dịch chất điện li tạo nên dòng điện 
Thí dụ, phần vỏ tầu biển chìm trong nước, ống dẫn đặt trong lòng đất, kim loại tiếp xúc với không khí 
ẩm Vì vậy, ăn mòn điện hoá là loại ăn mòn kim loại phổ biến và nghiêm trọng nhất. 
Thí nghiệm về ăn mòn điện hóa: Rót dung dịch H2SO4 loãng (dung dịch điện li) vào cốc thuỷ tinh, cầm các 
lá kim loại khác chất, thí dụ lá Zn nguyên chất, và lá Cu cho vào cốc. Nối 2 lá kim loại bằng một dây dẫn, 
trên dây dẫn có một vôn kế hoặc một bóng đèn pin. Chúng ta sẽ quan sát được những hiện tượng sau: 
- Lá Zn (cực -) bị ăn mòn nhanh trong dung dịch. 
- Kim vôn kế lệch (hoặc bóng đèn pin sáng). 
- Bọt khí hiđro thoát ra từ lá Cu (cực +). 
Những hiện tượng trên được giải thích như sau: 
+ Lá Zn bị ăn mòn nhanh vì các nguyên tử Zn nhường eletron và bị oxi hóa thành ion Zn
2+
 đi vào dung 
dịch: 
Zn
o
 Zn
2+
 + 2e 
+ Các eletron của nguyên tử Zn di chuyển nhanh chóng từ lá Zn sang lá Cu dây dẫn đã làm cho kim của 
von kế lệch. 
+ Các ion H
+ trong dung dịch axit di chuyển về lá Cu, tại đây chúng nhận các electron của Zn và bị khử 
thành khí hiđro bay ra khỏi dung dịch: 
2H
+
 + 2e H2 
SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI 
(TÀI LIỆU BÀI GIẢNG) 
Giáo viên: VŨ KHẮC NGỌC 
Đây là tài liệu tóm lược các kiến thức đi kèm với bài giảng “Sự ăn mòn kim loại và các phương pháp bảo vệ” thuộc 
Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) tại website Hocmai.vn. Để có thể nắm vững kiến 
thức phần “Sự ăn mòn kim loại và các phương pháp bảo vệ”, Bạn cần kết hợp xem tài liệu cùng với bài giảng này. 
Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Sự ăn mòn kim loại 
 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - 
Thí nghiệm ăn mòn điện hóa 
Kết quả là lá Zn bị ăn mòn điện hóa nhanh trong dung dịch điện li và tạo nên dòng điện. 
Các điều kiện ăn mòn điện hoá: Các điều kiện cần và đủ để xảy ra sự ăn mòn điện hoá: 
- Các điện cực phải khác chất nhau: có thể là cặp kim loại khác nhau, cặp kim loại - phi kim (C), cặp kim 
loại - hợp chất hóa học (xêmentit Fe3C). Trong đó kim loại có tính khử mạnh sẽ là cực âm. Như vậy, kim 
loại nguyên chất khó bị ăn mòn. 
- Các điện cực phải tiếp xúc với nhau (hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây dẫn). 
- Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch điện li. 
Cơ chế của ăn mòn điện hoá: Chúng ta hãy tìm hiểu diễn biến ăn mòn một vật bằng gang (hoặc thép) trong 
môi trường không khí ẩm. Gang thép là những hợp kim Fe-C, trong đó cực âm là những tinh thể Fe, cực 
dương là những tinh thể C. Các điện cực này tiếp xúc trực tiếp với nhau và cùng tiếp xúc với một dung 
dịch điện li phủ ngoài (hơi nước trong không khí có hoà tan một số axit như CO2, SO2 , H2S...) Như vậy, 
vật sẽ bị ăn mòn theo kiểu điện hoá. 
Cơ chế ăn mòn các vật làm bằng gang - thép 
- Ở cực âm (tinh thể Fe): Các nguyên tử Fe bị oxi hóa thành Fe2+: Fe0 Fe2+ + 2e. Các ion này tan vào 
dung dịch điện li trong đó đã có một lượng khí oxi, tại đây chúng bị oxi hóa tiếp thành Fe3+: Fe2+ Fe3+ 
+ e. Gỉ sắt là hỗn hợp các hợp chất Fe3+ có màu nâu đỏ. 
- Ở cực dương (tinh thể C): Các ion hiđro H+ của dung dịch điện li (nếu là dung dịch axit) di chuyển đến 
cực dương, tại đây chúng bị khử thành hiđro tự do, sau đó thoát khỏi dung dịch điện li: 2H+ + 2e H2 
Nước có hòa tan oxi, hoặc dung dịch chất điện li trung tính, hoặc dung dịch bazơ có thể ăn mòn điện hoá 
với nhiều kim loại. Trong trường hợp này, ở cực dương sẽ xảy ra sự khử oxi: 
2H2O + O2 + 4e = 4OH
ˉ
Các tinh thể Fe lần lượt bị oxi hóa từ ngoài vào trong. Sau một thời gian, vật bằng gang (thép) sẽ bị ăn mòn 
hết. 
Bản chất của ăn mòn điện hoá: Bản chất của ăn mòn điện hoá là một quá trình oxi hóa khử xảy ra trên bề 
mặt các điện cực. Ở cực âm xảy ra quá trình oxi hóa kim loại, ở cực dương xảy ra quá trình khử các ion H+ 
(nếu dùng dung dịch điện li là axit). 
3. Các biện pháp bảo vệ kim loại 
a. Cách li kim loại với môi trường 
Dùng những chất bền vững đối với môi trường để phủ ngoài mặt những vật bằng kim loại. Những chất phủ 
ngoài thường dùng là: 
- Các loại sơn chống gỉ, vecni, dầu mỡ, men, hợp chất polime 
- Một số kim loại như crom, đồng, niken, kẽm, thiếc(phương pháp tráng hoặc mạ điện). 
- Một số hợp chất hóa học bền vững như oxi hóa kim loại, photphat kim loại (phương pháp tạo màng). 
b. Dùng phương pháp điện hóa 
Để bảo vệ kim loại, người ta nối kim loại này với một tấm kim loại khác có tính khử mạnh hơn. Thí dụ, để 
bảo vệ vỏ tầu biển bằng thép, người ta gắn các tấm kẽm vào phía ngoài vỏ tầu ở phần chìm trong nước biển 
(nước biển là dung dịch điện li). Phần vỏ tầu bằng thép sẽ giữ vai trò cực dương, không bị ăn mòn. Các 
tấm kẽm sẽ giữ vai trò cực âm, chúng bị ăn mòn. Sau một thời gian đi biển, người ta lại thay những tấm 
kẽm đã bị ăn mòn bằng những tấm kẽm khác. 
Giáo viên: Vũ Khắc Ngọc 
 Nguồn: Hocmai.vn