Πώς γίνεται η οξείδωση;
Η οξείδωση μετάλλων λαμβάνει χώρα όταν εμφανίζεται ιοντική χημική αντίδραση πάνω στην επιφάνεια του μετάλλου ενώ υπάρχει οξυγόνο. Τα ηλεκτρόνια κινούνται από το μέταλλο στα μόρια οξυγόνου κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας. Τα αρνητικά ιόντα οξυγόνου παράγουν και εισέρχονται στο μέταλλο. Αυτό οδηγεί στη δημιουργία μιας επιφάνειας οξειδίου. Η οξείδωση είναι μια μορφή διάβρωσης μετάλλων.
Πότε εμφανίζεται οξείδωση;
Αυτή η χημική διαδικασία μπορεί να συμβεί είτε στον αέρα είτε μετά από έκθεση του μετάλλου σε νερό ή οξέα.
Το πιο συνηθισμένο παράδειγμα είναι η διάβρωση του χάλυβα , η οποία είναι ένας μετασχηματισμός των μορίων σιδήρου στην επιφάνεια του χάλυβα σε οξείδια σιδήρου, συνηθέστερα Fe2O3 και Fe3O4.
Η επίσημη ιστοσελίδα του Βραβείου Νόμπελ εξηγεί τη διαδικασία: «Καθώς το στρώμα οξειδίου αυξάνεται, ο ρυθμός μεταφοράς ηλεκτρονίων μειώνεται, η διάβρωση σταματά και το μέταλλο γίνεται παθητικό, αλλά η διαδικασία οξείδωσης μπορεί να συνεχιστεί αν τα ηλεκτρόνια καταφέρουν να εισέλθουν στο μέταλλο μέσω ρωγμών ή ακαθαρσίες στο μέταλλο ή εάν το στρώμα οξειδίου διαλύεται. "
Εάν έχετε δει ποτέ ένα παλιό, σκουριασμένο αυτοκίνητο ή σκουριασμένα κομμάτια μεταλλικών απορριμμάτων, έχετε δει την οξείδωση στην εργασία.
Ποια μέταλλα αντιστέκονται στην οξείδωση;
Τα ευγενή μέταλλα, όπως η πλατίνα ή ο χρυσός , αντιστέκονται στην οξείδωση στη φυσική τους κατάσταση. Άλλα τέτοια μέταλλα περιλαμβάνουν ρουθήνιο, ρόδιο, παλλάδιο, άργυρο, όσμιο και ιρίδιο. Πολλά κράματα ανθεκτικά στη διάβρωση έχουν εφευρεθεί από τον άνθρωπο, όπως ανοξείδωτοι χάλυβες και ορείχαλκος .
Ενώ θα πίστευε κανείς ότι όλα τα μέταλλα που αντιστέκονται στην οξείδωση θα θεωρούνται ευγενή μέταλλα, δεν συμβαίνει αυτό. Το τιτάνιο, το νιόβιο και το ταντάλιο αντιστέκονται στη διάβρωση, αλλά δεν ταξινομούνται ως ευγενή μέταλλα. Στην πραγματικότητα, όλοι οι κλάδοι της επιστήμης δεν συμφωνούν στον ορισμό των ευγενών μετάλλων. Η χημεία είναι πιο γενναιόδωρη με τον ορισμό της για ευγενή μέταλλα από τη φυσική, η οποία έχει έναν πιο περιορισμένο ορισμό.
Τα μέταλλα που αντιστέκονται στην οξείδωση είναι το αντίθετο από τα μέταλλα που είναι επιρρεπή σε αυτό, γνωστά ως βασικά μέταλλα. Παραδείγματα βασικών μετάλλων περιλαμβάνουν χαλκό, μόλυβδο, κασσίτερο, αλουμίνιο, νικέλιο, ψευδάργυρο, σίδηρο, χάλυβα, μολυβδαίνιο, βολφράμιο και άλλα μεταβατικά μέταλλα. Ο ορείχαλκος και ο χαλκός, τα κράματα αυτών των μετάλλων, ταξινομούνται επίσης ως βασικά μέταλλα.
Οι επιδράσεις της διάβρωσης
Η πρόληψη της διάβρωσης έχει γίνει μια κερδοφόρα βιομηχανία. Κανείς δεν θέλει να οδηγήσει σε ένα σκουριασμένο αυτοκίνητο αν μπορούν να το βοηθήσουν. Αλλά η διάβρωση είναι κάτι περισσότερο από ένα καλλυντικό πρόβλημα. Η διάβρωση μπορεί να είναι επικίνδυνη εάν επηρεάζει υποδομές όπως κτίρια, γέφυρες, σωλήνες αποχέτευσης, παροχή νερού, πλοία και άλλα σκάφη. Η διάβρωση μπορεί να προκαλέσει αποδυνάμωση της υποδομής, θέτοντας σε κίνδυνο τη ζωή. Έτσι, αν και η πρόληψη της διάβρωσης μπορεί να είναι δαπανηρή, είναι σίγουρα απαραίτητη.
Μια κρίση με πόσιμο νερό στο Flint του Μίτσιγκαν ξεκίνησε το 2014 και χρησιμεύει ως παράδειγμα για το πώς η διάβρωση μπορεί να έχει καταστροφικές επιπτώσεις στη ζωή των ανθρώπων. Το Κέντρο Έρευνας Νερού προσφέρει κάποια προειδοποιητικά σημάδια ότι το νερό σας μπορεί να έχει επηρεαστεί από τη διάβρωση σε κάποιο επίπεδο. Εάν διαπιστώσετε ότι πρέπει να τρέξετε το νερό για μια σύντομη χρονική περίοδο για να εξαλείψετε τον αποχρωματισμό ή μια πικρή γεύση, υπάρχει πιθανώς ένα ζήτημα με διάβρωση στις σωληνώσεις σας.
Οι μπλε-πράσινοι λεκέδες σε λεκάνες ή κατά μήκος των αρμών των σωληνώσεων από χαλκό είναι ένα άλλο σημάδι πιθανής διάβρωσης.