نفسر ما هو التآكل وأنواع التآكل الموجودة. أمثلة وكيفية تجنبها. بالإضافة إلى العلاقة بين التآكل والأكسدة.
ما هو التآكل؟
تآكل معالجة تدهور بعض المواد ، نتيجة للتفاعل الكهروكيميائي ، أي تقليل الأكسيدمن بيئتها.
إنه يقع في حوالي أ ظاهرة طبيعيةعفوية ، تؤثر بشكل رئيسي (وإن لم يكن حصريًا) على المعادن. سرعة رد الفعل تعتمد على درجة الحرارة الذي يحدث له ، وكذلك الخصائص التابع عناصر المعنية ، ولا سيما الملوحة.
التآكل هو عملية كيميائية تتدخل فيها عادة ثلاثة عوامل: العنصر المتآكل ، و بيئة وعموما ، فإن ماء. ومع ذلك ، هناك أيضًا مواد أكالة ، أي قادرة على إحداث تآكل للمواد التي تتلامس معها بشكل مباشر.
من جانبها ، تدرس الصناعة المعدنية التآكل كعدو مهم يجب التغلب عليه منتجاتخاصة تلك المعرضة للبيئة في القطع المعمارية أو الإنشائية. في الواقع ، تشير التقديرات إلى أنه كل بضع ثوانٍ يُفقد ما يقرب من خمسة أطنان من الفولاذ في جميع أنحاء العالم بسبب التآكل.
أنواع التآكل
بشكل عام ، هناك نوعان من التآكل: كيميائي وكهروكيميائي ، اعتمادًا على نوع المواد والتفاعلات المعنية:
- التآكل الكيميائي. يحدث عندما تتفاعل مادة في a سائل أو غاز مادة أكالة ، حتى تذوب تمامًا أو حتى يتشبع السائل. يمكن أن يحدث هذا بطرق مختلفة:
- هجوم المعدن السائل. يحدث عندما يتلامس معدن صلب مع معدن سائل آخر ، ويتآكل الأخير عند نقاط ضعفه بواسطة الأخير.
- ترشيح انتقائي. يحدث عندما يكون هناك تآكل انتقائي في سبائك معدني.
- هجوم كيميائي. يحدث مع تفاعلات كيميائية عدوانية المذيبات قوية ، مثل تلك القادرة على الذوبان البوليمرات، تعتبر بشكل عام مقاومة للتآكل.
- التآكل الكهروكيميائي. يحدث بشكل عام في المعادن ، عندما ذرات تخسر الإلكترونات ويصبحون الأيونات. يمكن أن يحدث بطرق مختلفة:
- التآكل الميكروبيولوجي. عندما تسببها كائنات حية مجهرية قادرة على تغيير كيمياء المواد ، مثل بكتيرياوالطحالب و الفطر.
- التآكل الجلفاني. إنه الأكثر كثافة على الإطلاق ويحدث عندما تتفاعل معادن مختلفة مع بعضها البعض ، ويعمل أحدهما كقطب موجب والآخر كاثود ، مكونًا ما يعرف بالبطارية الجلفانية.
- التآكل عن طريق تهوية السطح. يُعرف باسم تأثير إيفانز ، ويحدث على الأسطح المستوية الموجودة في الأماكن الرطبة والقذرة ، مما يعزز البيئات المشحونة كهربائيًا.
أمثلة على التآكل في الحياة اليومية
بعض الأمثلة على التآكل في الحياة اليومية هي:
- تآكل مواسير المياه. يحدث بشكل خاص في تلك المعادن ، التي تميل إلى الانكسار بمرور الوقت وتلوث الماء بجرعات صغيرة من الأكسيد ، مما يمنحها اللون مسود أو بني.
- الصدأ على المعادن المعرضة للماء. يحدث على صفيحة الغسالة الأوتوماتيكية ، أو على أبواب السيارات المتروكة على الشاطئ ، حيث تعمل البيئة المالحة على تسريع التفاعل التأكسدي وسرعان ما تظهر تشققات وتظهر بقع بنية نموذجية من الصدأ.
- لون تمثال الحرية. يجب ألا تكون النغمة الأصلية مخضرة ، بل ملونة نحاس، المواد التي صنعت منها. كونه محاطًا بالمياه ، فإن رطوبة من هواء يتأكسد ويغطيها بغبار مخضر (أكسيد النحاس) ، وهو نتاج تآكل.
- تآكل علب الصفيح. العلب التي ظلت في المخزن لفترة طويلة بدأت تظهر عليها بقع بنية على بعضها المناطق، وهي علامة لا لبس فيها على أن تآكل الهواء بدأ يؤثر عليهم.
كيف تتجنب التآكل؟
تعد مكافحة التآكل جزءًا من الصناعات المعدنية ، والتي لها آليات مختلفة لتجنب أو إبطاء عمليات تفكك المعادن ، مثل:
- الطلاءات. يتم طلاء العديد من المعادن بالبوليمرات أو بلاستيك، على سبيل المثال ، لتجنب أو تقليل التآكل البيئي ، وعزلهم عن بيئتهم في مادة أكثر مقاومة لهذا النوع من التفاعل.
- سبائك. تعطي العديد من تركيبات المعادن النتيجة مقاومة أكبر للتآكل ، مثل الفولاذ المخلوط بالزنك.
- مثبطات التآكل. يتعلق الامر ب مواد كيميائية تتميز بخاصية إبطاء أو منع عملية التآكل الطبيعية لمواد معينة ، لذلك يكفي غمرها في فيلم منها لجعلها أكثر مقاومة.
- اختيار المواد. أبسط حل هو اختيار المواد التي يجب تركها معرضة للبيئة وأي منها غير معرضة جيدًا ، وتلك التي يجب استخدامها في الأعمال المعرضة للعوامل أو لتأثير الماء ، على سبيل المثال.
التآكل والأكسدة
على الرغم من عدم تسميتها بهذه الطريقة غالبًا ، إلا أن الأكسدة هي تفاعل تآكل حيث يحدث التبادل الإلكتروني في كل عملية أكسدة ، ويمكن تصنيفها على أنها تآكل كهروكيميائي.
لهذا السبب ، تتآكل المعادن المتروكة في العراء أو المغمورة في الماء ، لأنها تتفاعل مع الأكسجين الموجود في الهواء أو الماء وتشكل طبقات أكسيد على سطحها ، مما يمنع التآكل. تفاعل كيميائي تابع المسير للامام.
ومع ذلك ، تتم إزالة طبقة الأكسيد هذه ميكانيكيًا وتتعرض الطبقات العميقة من المعدن مرة أخرى للأكسجين ، مما يؤدي إلى تدمير المادة تمامًا. هذه العملية سريعة بشكل خاص في البيئات المالحة ، حيث يعمل كلوريد الصوديوم كمحفز للتفاعل ، مما يؤدي إلى تسريعه.