【سؤال يومي】مبادئ الهندسة الكيميائية: التآكل الكهروكيميائي (1 يوليو)

عندما يتلامس المعدن غير النقي مع محلول كهرلي، تحدث ردة فعل خلية كهروكيميائية؛ حيث يفقد المعدن الأكثر نشاطًا إلكتروناته ويتأكسد، ويُطلق على هذا النوع من التآكل التآكل الكهروكيميائي. تعتبر تآكل الفولاذ في الهواء الرطب أبرز مثال على التآكل الكهروكيميائي.

عندما يتلامس المعدن غير النقي مع محلول كهرلي، تحدث ردة فعل خلية كهربائية، حيث يفقد المعدن الأكثر نشاطًا إلكتروناته ويتأكسد، ويُطلق على هذا النوع من التآكل التآكل الكهروكيميائي.

عندما يتلامس المعدن غير النقي مع محلول كهرلي، تحدث ردة فعل خلية أولية، حيث يفقد المعدن الأكثر نشاطًا إلكتروناته ويتأكسد

عندما يتلامس المعدن غير النقي مع محلول كهرلي، فإن ذلك يؤدي إلى حدوث تفاعلات كهروكيميائية. المعادن الأكثر نشاطًا تفقد إلكتروناتها وتتأكسد، ويُطلق على هذا النوع من التآكل اسم التآكل الكهروكيميائي. يُعد تآكل الفولاذ في الهواء الرطب أبرز مثال على التآكل الكهروكيميائي؛ ففي الهواء الرطب، يترسب طبقة رقيقة من الماء على سطح الفولاذ، وتحتوي هذه الطبقة على كميات صغيرة من أيونات الهيدروجين وأيونات الهيدروكسيد، بالإضافة إلى غازات مثل الأكسجين. ونتيجة لذلك، يتشكل محلول كهرلي على سطح الفولاذ، ويتفاعل هذا المحلول مع الحديد والكربون الموجودين في الفولاذ، مما يؤدي إلى تكوين عدد لا يحصى من الخلايا الكهروكيميائية الصغيرة. في هذه الخلايا، يكون الحديد هو القطب السالب، بينما يكون الكربون هو القطب الموجب. يفقد الحديد إلكتروناته ويتأكسد. التآكل الكهروكيميائي هو السبب الرئيسي لتآكل الفولاذ. يحدث التآكل الكهروكيميائي عندما يتلامس المعدن مع محلول كهرلي، وذلك من خلال تفاعلات الأقطاب الكهربائية. تعتبر تفاعلات التآكل الكهروكيميائي تفاعلات أكسدة-اختزال؛ ففي هذه التفاعلات، يفقد المعدن إلكتروناته ويتأكسد، ويُطلق على عملية التأكسد اسم عملية الأنود، أما نواتج التفاعل فهي أيونات المعدن التي تدخل إلى الوسط المحيط، أو أكاسيد المعدن (أو أملاح المعدن غير القابلة للذوبان) التي تترسب على سطح المعدن； تحصل المواد الموجودة في الوسط على إلكترونات من سطح المعدن، مما يؤدي إلى تخفيض طاقتها الكيميائية، ويُطلق على هذه العملية اسم عملية الأنود. في عملية الأنود، تُسمى المواد التي تحصل على إلكترونات وتخفض طاقتها الكيميائية بـ “مواد التخفيف”. في حالة التآكل المتساوي، لا يوجد فرق كبير في احتمال حدوث عملية الأنود وعملية الكاثود في مختلف أجزاء سطح المعدن، وتتغير أماكن حدوث هاتين العمليتين بشكل عشوائي باستمرار. أما إذا كانت هناك مناطق في سطح المعدن تخضع بشكل رئيسي لعملية الأنود، بينما تخضع المناطق الأخرى لعملية الكاثود، فإن تلك المناطق تُسمى مناطق الأنود، بينما تُسمى المناطق الأخرى مناطق الكاثود، وتشكل مناطق الأنود والكاثود بطارية التآكل. العملية التي تؤدي مباشرة إلى تدمير المعدن هي عملية الأنود، لذلك يتم استخدام مصدر طاقة خارجي أو أسلاك لربط المعدن المراد حمايته بمعدن آخر ذو جهد كهربائي أقل، بحيث يحدث التآكل على المعدن ذو الجهد الأقل.

عندما يتلامس المعدن غير النقي مع محلول كهرلي، فإن ذلك يؤدي إلى حدوث تفاعلات خلوية، حيث يفقد المعدن الأكثر نشاطًا إلكتروناته ويتأكسد. يُطلق على هذا النوع من التآكل اسم التآكل الكهروكيميائي. يعتبر تآكل الفولاذ في الهواء الرطب أبرز مثال على التآكل الكهروكيميائي. نعلم أن الفولاذ لا يتآكل بسهولة في الهواء الجاف، لكنه يتآكل بسرعة في الهواء الرطب. في الهواء الرطب، يترسب طبقة رقيقة من الماء على سطح الفولاذ، وتحتوي هذه الطبقة على كميات صغيرة من أيونات الهيدروجين وأيونات الهيدروكسيد، بالإضافة إلى غازات مثل الأكسجين. ونتيجة لذلك، يتشكل محلول كهرلي على سطح الفولاذ، ويتفاعل هذا المحلول مع الحديد والكربون الموجودين في الفولاذ، مما يؤدي إلى تكوين عدد لا يحصى من الخلايا الخلوية الصغيرة. في هذه الخلايا، يكون الحديد القطب السالب، بينما يكون الكربون القطب الموجب. يفقد الحديد إلكتروناته ويتأكسد. التآكل الكهروكيميائي هو السبب الرئيسي لتآكل الفولاذ. يحدث التآكل عندما يتلامس المعدن مع محلول كهرلي، وذلك من خلال تفاعلات الأقطاب الكهربائية. التآكل الكهروكيميائي هو نوع من التفاعلات الأكسدة-الاختزال. في هذه التفاعلات، يفقد المعدن إلكتروناته ويتأكسد، ويُطلق على عملية التأكسد اسم عملية القطب الموجب، أما نواتج التفاعل فهي أيونات المعدن التي تدخل إلى الوسط، أو أكاسيد المعدن أو أملاح المعدن غير القابلة للذوبان التي تغطي سطح المعدن； تحصل المواد الموجودة في الوسط على إلكترونات من سطح المعدن، مما يؤدي إلى تخفيض طاقتها الكيميائية، ويُطلق على هذه العملية اسم عملية الأنود. في عملية الأنود، تُسمى المواد التي تحصل على إلكترونات وتخفض طاقتها الكيميائية بـ “مواد التخفيف”. في حالة التآكل المتساوي، لا يوجد فرق كبير في احتمال حدوث عملية الأنود وعملية الكاثود في مختلف أجزاء سطح المعدن، وتتغير أماكن حدوث هاتين العمليتين بشكل عشوائي باستمرار. أما إذا كانت هناك مناطق في سطح المعدن تخضع بشكل رئيسي لعملية الأنود، بينما تخضع المناطق الأخرى لعملية الكاثود، فإن تلك المناطق تُسمى مناطق الأنود، بينما تُسمى المناطق الأخرى مناطق الكاثود، وتشكل مناطق الأنود والكاثود بطارية التآكل. العملية التي تؤدي مباشرة إلى تدمير المعدن هي عملية الأنود، لذلك يتم استخدام مصدر طاقة خارجي أو أسلاك لربط المعدن المراد حمايته بمعدن آخر ذو جهد كهربائي أقل، بحيث يحدث التآكل على المعدن ذو الجهد الأقل.

عندما يتلامس المعدن غير النقي مع محلول كهرلي، تحدث ردة فعل خلية كهروكيميائية؛ حيث يفقد المعدن الأكثر نشاطًا إلكتروناته ويتأكسد، ويُطلق على هذا النوع من التآكل التآكل الكهروكيميائي. تعتبر تآكل الفولاذ في الهواء الرطب أبرز مثال على التآكل الكهروكيميائي.

عندما يتلامس المعدن غير النقي مع محلول كهرلي، تحدث ردة فعل خلية كهروكيميائية؛ حيث يفقد المعدن الأكثر نشاطًا إلكتروناته ويتأكسد، ويُطلق على هذا النوع من التآكل التآكل الكهروكيميائي. تعتبر تآكل الفولاذ في الهواء الرطب أبرز مثال على التآكل الكهروكيميائي. نحن نعلم أن الفولاذ لا يتأكسد بسهولة في الهواء الجاف لفترات طويلة، لكنه يتأكسد بسرعة في الهواء الرطب. يتضح أنه في الهواء الرطب، يتكون طبقة رقيقة من الماء على سطح الفولاذ، وتحتوي هذه الطبقة على كمية صغيرة من أيونات الهيدروجين وأيونات الهيدروكسيد، بالإضافة إلى غازات مثل الأكسجين. ونتيجة لذلك، يتكون على سطح الفولاذ محلول كهرلي، وهو يشكل مع الحديد والكربون الموجودين في الفولاذ عددًا لا يحصى من الخلايا الكهروكيميائية الصغيرة. في هذه الخلايا الكهربائية، يكون الحديد هو القطب السالب، بينما يكون الكربون هو القطب الموجب. يفقد الحديد الإلكترونات وبالتالي يتأكسد. التآكل الكهروكيميائي هو السبب الرئيسي لتآكل الفولاذ. التآكل الناتج عن تفاعل المواد المعدنية مع محلول الإلكتروليت، من خلال ردود الفعل الكهربائية. تعتبر ردود الفعل التآكلية الكهروكيميائية من نوع ردود الفعل الأكسدة-الاختزال. في هذا التفاعل، يفقد المعدن الإلكترونات ويتأكسد، ويُطلق على عملية التفاعل هذه اسم عملية الأنود. أما نواتج التفاعل فهي أيونات المعدن التي تدخل إلى الوسط، أو أكاسيد المعدن التي تغطي سطح المعدن (أو أملاح المعدن غير القابلة للذوبان) ； تحصل المواد الموجودة في الوسط على إلكترونات من سطح المعدن وبالتالي تتحول إلى حالة أقل أكسدة، ويُطلق على عملية التفاعل هذه اسم عملية الأنود. في عملية التفاعل الكاثودي، يُطلق عادةً على المواد التي تحصل على إلكترونات وتتم تخفيضها اسم مواد إزالة القطبية. في حالة التآكل الموحد، لا يوجد فرق كبير في احتمالية حدوث تفاعلات الأنود والكاثود في مختلف أجزاء سطح المعدن، كما أن مواقع السطح التي تحدث فيها هذه التفاعلات تتغير بشكل عشوائي باستمرار. إذا كانت هناك مناطق معينة على سطح المعدن تخضع بشكل أساسي لتفاعلات أنودية، بينما تخضع المناطق الأخرى لتفاعلات كاثودية، فإن تلك المناطق تُسمى المنطقة الأنودية، أما المناطق الأخرى فتُسمى المنطقة الكاثودية. وتشكل المنطقة الأنودية والمنطقة الكاثودية معًا خلية تآكل. السبب المباشر في تدمير المعادن هو التفاعل الأنودي، لذلك يتم استخدام مصدر طاقة خارجي أو أسلاك لربط المعدن المراد حمايته بمعدن آخر ذو جهد كهربائي أقل، بحيث يحدث التآكل على المعدن ذو الجهد الأقل.

١. يوجد منطقتان: المنطقة الكاثودية والمنطقة الأنودية، حيث تحدث في كل منهما ردود فعل كاثودية وأنودية على التوالي.
٢. يوجد تيار كهربائي. هذان هما أهم الفروق بين الحالتين؛ لأن في حالة التآكل الكيميائي، يتم تبادل الإلكترونات مباشرة، بينما في حالة التآكل الكهروكيميائي، لا يحدث تبادل مباشر للإلكترونات.