การผุกร่อนของโลหะ (Corrosion)
การผุกร่อนของโลหะ (Corrosion)
การผุกร่อนของโหะเกิดจากการที่โลหะใด ๆ ถูกออกซิไดซ์ด้วยตัวออกซิไดซ์ต่าง ๆ (โลหะเป็นตัวรีดิวซ์ เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน) ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ ที่เกิดขึ้นได้เอง จึงเป็นเซลล์กัลวานิกชนิดหนึ่ง โลหะที่ผุกร่อนเป็นแอโนด โลหะต่างชนิดจะมีอัตราเร็วในการผุกร่อนหรือความยาก-ง่ายในการผุกร่อนไม่เท่ากัน ดูได้จากค่า Eo ของโลหะแต่ละชนิด โลหะใดมีค่า Eo มากกว่าจะผุกร่อนยากกว่าโลหะที่มีค่า Eo น้อยกว่า เช่น
Mg2+ + 2e- → Mg E0 = -2.38 V
Zn2+ + 2e- → Zn E0 = -0.76 V
Fe2+ + 2e- → Fe E0 = -0.41 V
โลหะ 3 ชนิดนี้เมื่อถูกออกซิไดซ์ด้วยตัวออกซิไดซ์ชนิดเดียวกันแล้ว ลำดับการผุกร่อนจากยากไปง่ายเรียงลำดับดังนี้ Fe >Zn > Mg นอกจากนี้แล้วการผุกร่อนจะเร็วหรือช้ายังขึ้นอยู่กับความแรงของตัวออกซิไดซ์ดัวย ความแรงของตัวออกซิไดซ์ดูได้จากค่า Eo เช่นกัน ตัวออกซิไดซ์ที่มีค่า Eo มากกว่าจะมีความแรงของการออกซิไดซ์มากกว่าด้วย เช่น
I2(s) + 2e- → 2I-(aq) ; Eo = 0.54 V
Br2(l) + 2e- → 2Br-(aq) ; Eo = 1.07 V
Cl2(g) + 2e- → 2Cl-(aq) ; Eo = 1.36 V
ความแรงในการอกซิไดซ์จากมากไปน้อยคือ Cl2 > Br2 > I2 ถ้าเปรียบเทียบอัตราเร็วในการผุกร่อนของโลหะชนิดเดียวกันจากการถูกออกซิไดซ์ด้วยตัวออกซิไดซ์ทั้ง 3 ชนิดนี้ การผุกร่อนจากการออกซิไดซ์ของ Cl2 จะเร็วที่สุด ขณะที่การผุกร่อนจากการถูกออกซิไดซ์ด้วย I2 จะช้าที่สุด
ตัวออกซิไดซ์ที่จะทำให้โลหะผุกร่อนได้ ต้องมีค่า Eo มากกว่า Eo ของโลหะ
ตัวออกซิไดซ์ที่สำคัญเพราะมีอยู่มากตามธรรมชาติ และเป็นตัวการให้โลหะส่วนใหญ่เกิดการผุกร่อนได้แก่ H+ , H2O , O2+ H2O , O2+ H+ (นอกจากนี้ยังมีตัวออกซิไดซ์อื่นได้อีกมากมาย) แต่ละชนิดมีความแรงในการออกซิไดซ์ต่างกัน พิจารณาได้จากค่า E0 ต่อไปนี้
2H2O(l) + 2e- → H2(g) + 2OH - E0 = -0.83 V
2H+ + e- → H2 E0 = 0.00 V
O2(g) + 2H2O(l) + 4e- → 4OH-(aq) E0 = +0.40 V
O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O E0 = +1.23 V
สังเกตค่า Eo ของตัวออกซิไดซ์ในรูปแบบต่าง ๆ เป็นดังนี้
- น้ำบริสุทธิ์เป็นตัวออกซิไดซ์ที่อ่อนมาก
- H+ ก็คือสารละลายกรดทั่วไปเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงกว่า
- O2 + H2O คือออกซิเจนร่วมกับน้ำหรือมีออกซิเจนอยู่ในที่เปียกชื้น เป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงยิ่งขึ้น
- O2 + 4H+ คือออกซิเจนร่วมกับกรด ยิ่งเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงขึ้นอีก
ในที่นี้จะศึกษาการผุกร่อนของเหล็ก (Fe) เป็นตัวอย่าง เนื่องจากมีการนำมาใช้ประโยชน์กันอย่างแพร่หลาย เมื่อเข้าใจการผุกร่อนของเหล็กแล้วก็สามารถนำไปเทียบเคียงกับโลหะอื่นได้โดยใช้หลักการเดียวกัน
ค่า E0 ของเหล็ก คือ Fe2+ + 2e- → Fe ; E0 = -0.41 V
ตัวออกซิไดซ์ที่มีค่า E0 ต่ำกว่า -0.41 V จะไม่สามารถออกซิไดซ์เหล็กหรือไม่ทำให้เหล็กผุกร่อน ตัวออกซิไดซ์ใด ๆ ที่มีค่า E0 สูงกว่า -0.41 V จึงจะสามารถออกซิไดซ์เหล็กหรือทำให้เหล็กผุกร่อนได้ ยิ่งมีค่า E0 มากขึ้นเท่าไรก็จะยิ่งทำให้เกิดการผุกร่อนได้เร็วขึ้นเท่านั้น ถ้าเปรียบเทียบค่า Eo ของ Fe กับค่า Eo ของตัวออกซิไดซ์ในรูปแบบต่าง ๆ จะเห็นว่า น้ำบริสุทธิ์ออกซิไดซ์เหล็กไม่ได้ต้องมีน้ำหรือความชื้นร่วมด้วย (ออกซิเจนที่ไม่มีน้ำออกซิไดซ์เหล็กไม่ได้เช่นกัน)
(คลิ้กชมการผุกร่อนของโลหะ)
รูปภาพที่เกี่ยวข้อง
Size : 72.77 KBs
Upload : 2012-10-30 20:26:24
|
|
ต้องการให้คะแนนบทความนี้่ ?
|
 
สถานะ : ผู้ใช้ทั่วไป
วิทยาศาสตร์
|
|
|
คะแนนโหวด