Электрохимиявий жараёнлар

Металлар коррозияси
Металлар коррозияси - металл ва металл котишмаларининг ташки мухит таъсирида химиявий ёки электрохимиявий емрилиш ходисасидир. Хар кандай коррозияланиш оксидланиш - кайтарилиш реакцияларининг натижасидир.
Металларнинг коррозияланишига сабабчилар: хаводаги нам (H₂O) кислород (O₂) чанг, агрессив газлар (CO₂, SO₂, H₂S) ва бошкалардир.
Коррозия икки хил булади: Химиявий коррозия ва электрохимиявий коррозия.
Химиявий коррозия. Бу коррозияни бошкача килиб газлар таъсиридаги коррозия хам дейилади. Бундай коррозияда металл газлар (O₂, CO₂, SO₂, H₂S, Cl₂, F₂) билан таъсирлашиб металл сиртида оксид ёки бошка бирикмаларни хосил килади ва ёмрила бошлайди. Купчилик холларда металл оксидлари хосил булиб, бу оксид жуда баркарор модда булгани учун металл сиртида юпка "оксид парда" хосил килади ва металлни кейинги коррозияланишдан саклайди. М: Al метали сирти Al₂O₃ билан, Cr- сирти Cr₂O₃ билан копланади. Баъзи холларда бу "оксид парда" холида булмайди. Масалан, темирнинг сирти FeО ва Fe₃O₄ - оксидларни хосил килади, бу оксид булакланиб кетиши туфайли темирнинг коррозияланиши давом этаверади. (15 - расм).
Юкоридагиларга ассосланиб шуни айтиш мумкинки, газлар таъсиридаги коррозия оксидловчининг кучига, хосил буладиган оксид парданинг хоссаси ва тузилишига, кислород (ёки бошка газ) нинг металл катламига сингувчанлиги - диффузияланишига, металл атомларининг хосил булган оксид катламга диффузияланишига ва оксиднинг учувчанлигига боглик булади.
Бу уринда шунинг айтиш лозимки, металлар котишмалари оксид пардалар ёрдамида коррозиядан кам ёмрилади. Чунки6 бунда куш оксидлар MeO, Me_xO_y таркибли берикмалар хосил булиб, бу оксидлар "Шпинел" тузилишли булгани учун жуда баркарор булади.
Масалан: Mg - Al котишмаси MgO Al₂O₃ - таркибли "Шпинел" хосил килган учун бу котишма коррозияга жуда чидамлидир.
Лекин, хамма холларда хам оксидларнинг (ёки бошка бирикмаларнинг) хосил булиши галар коррозиясини тухтатмайди, аксинча уни тезлаштириб, металлнинг физик-химиявий хоссиларини узгаришига олиб келади. Бундай холат юкори оксидланиш даражаси (+5, +6, +7) намоён килувчи металларда кузатилади.
М: W - вольфрам утга чидамли, кийин суюклаланувчан металл (T_суюк = 3390⁰C). Газлар коррозияси туфайли кислородлик мухитда WO₃, хлоридли мухитда WCl₆ бирикмаларини хосил килади. Бу бирикмаларнинг t_суюкл(WO₃) = 1930⁰C, t_суюкл(WCl₆) = 347⁰C булгани ва ёнгил учувчан булгани учун вольфраммнинг коррозияланишини тезлаштиради ва "утга чидамли" лик хусусиятини камайтиради.
Электрохимиявий коррозия - турли металлар узаро бир-бирига тегиб турганда агрессив мухит таъсирида потенциаллар фарки юзага келиши туфайли содир буладиган коррозия.
Купчилик холларда бу коррозиянинг асосий "айбдори" метал сиртини коплаб турган намлик ёки сув булади. Чунки pH > 7 да сувнинг электрод потенциали E⁰ = -0,41 в га тенг, шу сабабли сув оксидланиш потенциали - 0,41 в дан кичик булган барча металларни оксидлайди.
Нейтрал мухитда (pH = 7) сув молекулалари ишкорий, ишкорий-ер металларини , Al, Zn, Fe, Mn, Cr ва Т1 ни коррозилайди. Кислотали мухит (рН < 7) да сув молекуласи Co, Ni, Pb, Mo, W каби металларни "емиради". Агар сувда кислород гази эриган булса (O₂ + H₂ ута агрессив аралашма) коррозияланиш жуда тез ва кенг микёсда боради, чунки бу аралашманинг оксидоланиш потенциали Е = + 0,815 в га тенг.
Никелланган темир буюм дарз кетганда руй берадиган коррозияланиш жараёнинг куриб чикайлик.
Никелланган темир буюм дарз кетганда хаводаги нам (сув молекулалари), CO₂ ва бошка газларнинг темир сиртига утириши туфайли темир секин - аста емрила бошлайди. Бу шундай руй беради, металл сиртидаги CO₂ нам билан таъсирлашиб оз булсада карбонат кислотасини хосил килади. (Н₂О + СО₂ Н₂СО₃ H⁺ + HCO₃^-). Темир ва никел бунда гуёки бирор электролит эритмасига туширилгандек булиб, мусбат ва манфий зарядланган электродларга айланиб колади ва уларнинг стандарт оксидланиш потенциаллари (E⁰ = - 0,44 в ва E = -0,25 в) турли хил булгани учун кичик гальваник элемент хосил киладилар (15-расм).
Бунда темирнинг оксидланиш потенциали кичик бугани учун уз электронларини никель сиртида колдиради, узи эса Fe⁺² ионлари холида эритмага ута бошлайди: Fe⁰ -2e^- Fe⁺² - анод, никель эса катод вазифасини бажаради. Маълумки темир сиртидаги нам ва CO₂ кучсиз кислота хосил килгани учун оз булса Н⁺ - ионларини хосил килади. Бу водород иони манфий зарядли никель –

Никель билан копланган темир буюмнинг коррозияланиши

Расм 15

катодга тортилиб, ундаги темир атомлари колдирилган электронларни кабул килиб кайтарилади: 2H⁺ + 2e^- H₂^o

Бу жараёнда иштирок этаетган никель факат электронларни утказувчилик вазифасини бажаради, лекин узи узгаришсиз колади. Емирилиш натижасида хосил булган Fe⁺² - ионлари, сувнинг диссоцияланишида хосил булган ОН^- - ионлари, сув ва хаво - кислороди таъсирида куйидаги моддаларни хосил килади:
Fe⁺² + 2OH^- Fe(OH)₂ ва 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O 4Fe(OH)₃ Fe(OH)₃ хавода парчаланиб кизил кунгир рангли Fe₂O₃ ни хосил килади:
4Fe(OH)₃ 2Fe₂O₃ + 6H₂O
Юкоридагилардан куриниб турибдики, хавода сув буги ва агрессив газлар канчалик булса, коррозияланиш тез боради. Бу жараён темирнинг хаммаси емирилиб булмагунча давом этаверади. Бу мисолда темир анод вазифасини бажаргани учун бундай коррозияланишни анод буйича коррозияланиш дейилади. Электрохимиявий коррозия юкоридаги холатлардан ташкари яна:
- металл билан унинг бирор электр утказувчанлик хоссасига эга булган бирикмаси (тузлари) узаро "контакт" да булганда хам руй беради. Чунки Е⁰ металл одатда Е⁰ бирикмадан кичик булади. Бунда металлнинг бирикмаси катод вазифасини бажариб, уинг сиртида оксидловчи (коррозияловчи модда) кайтарилади. Бундай коррозияда катод вазифасини металлнинг оксидланиш реакцияси махсулотлари (оксиди, гидроксид тузи) бажариши ва тезлаштириши хам мумкин. Металлнинг химояланмаган кисми (сирти) анод вазифасини утайди. Бундай коррозия "парда"ли (пленочная) коррозия дейилади (В.А.Кистяковский назарияси).
- металл сиртининг турли кисмлари оксидловчи (кислород) нинг концентрацияси турлича булган электролит эритмаси билан таъсирлашиб турганда хам электрохимиявий коррозия руй беради.
- агар металл буюмнинг турли кисмидаги ички кучланиш турлича булсада, аникроги металлнинг бир кисми "сикилган", бошка кисми "кенгайтирилган" да хам электрохимиявий коррозия руй беради. Чунки металнинг "сикилган" кисмида Е - нинг киймати юкори, "кенгайтирилган" кисмида Е - киймати шу металлнинг Е кийматидан хам кичик булади. Бу аргессив мухит таъсирида гальваник элемент хосил булишига олиб келади ва "сикилган" кисм - катод, "кенгайтирилган" кисми - анод ролини уйнайди ва шу кисмидан металл коррозиялана бошлайди.
Юкоридаги баен этилган маълумотлардан куриниб турибдики, доимий фойдаланишда булган хар кандай металлдан ясалган буюм ва деталлар доимо у ёки бу коррозияланишга учрайди. Коррозия натижасида ускуна, жихозлар, буюм ва деталлар емрилиб яроксиз холгача келиб колади. Халк хужалиги коррозиядан жуда катта зарар куради. Шу сабабли химия фанининг энг асосий муаммо ва вазифаларидан бири коррозияга карши курашиш муаммоларини ечишдан иборат.