KorozjakorozjaKorozja metali jest procesem ich niszczenia. Jest spowodowana różnymi czynnikami. Może zachodzić w wyniku reakcji chemicznych metali ze związkami, które znajdują się w ich otoczeniu lub w procesie elektrochemicznym.

Największe straty gospodarcze przynosi elektrochemiczna odmiana korozji, niszcząca stopystopstopy żelaza – czystego żelaza, które koroduje stosunkowo powoli. Nie sposób go wówczas użyć jako materiału konstrukcyjnego. Stopy żelazastopy żelazaStopy żelaza, różne gatunki stali i żeliwa zawierają dodatek grafitu. Kryształy grafitu oraz cementytucementytcementytu (${\text{Fe}}_3\text{C}$) tworzą z żelazem ogniwa galwaniczne. W obecności elektrolitu (woda wraz z rozpuszczonymi gazami i solami), który powoduje zamknięcie obwodu, zaczynają zachodzić niekorzystne procesy korozyjne.

Żelazo w mikroogniwie jest zawsze anodą (elektrodą ujemną), natomiast grafit lub cementyt, które mają wyższe potencjały niż żelazo, są katodami (elektrodami dodatnimi).

• Na anodzie żelazowej (-) utlenieniu ulega żelazo:

• Na katodzie (+) redukcji ulega tlen rozpuszczony w wodzie:

• Sumarycznie:

Wodorotlenek żelaza(II) ulega utlenieniu pod wpływem tlenu atmosferycznego do połączeń żelaza(III) o brunatnym zabarwieniu, czyli rdzy:

R1KkjW8VwYzWM

Ilustracja przedstawia proces korozji elektrochemicznej. Na powierzchni metalowego pręta znajduje się kropla wody. Po lewej stronie kropli wewnątrz metalu znajduje się ciemna plama, będąca cementytem o wzorze sumarycznym ${\text{Fe}}_3\text{C}$. Po prawej stronie cementytu znajduje się ciemniejsza plama na metalu, również pod powierzchnią kropli wody, na której znajdują się jony żelaza na drugim stopniu utlenienia ${\text{Fe}}^{2+}$, poniżej atomy żelaza F e, od których poprowadzono strzałki do elektronów, od których to poprowadzono strzałki do cementytu. Po prawej stronie kropli wody znajduje się plama rdzy. Wokół kropli umieszczono cząsteczki tlenu ze strzałką skierowaną ku powierzchni kropli. Wewnątrz kropli zapisano trzy równania reakcji. 1. ${\text{O}}_2{\text{ + 2 H}}_2{\text{O + 4 e}}^{-}{\text{→ 4 OH}}^{-}$. 2. ${\text{4 OH}}^{-}{\text{ + 2 Fe}}^{2+}\text{ →2 Fe}{\left(\text{OH}\right)}_2$. 3. $\text{4 Fe}{\left(\text{OH}\right)}_2{\text{ + O}}_2{\text{ →2 Fe}}_2{\text{O}}_3{\text{ × H}}_2{\text{O + 2 H}}_2\text{O}$.

Takie badania prowadzi się w celu określenia szybkości korozji i stopów metali, właściwości ochronnych powłok, wpływu środowiska na zmiany właściwości mechanicznych materiałów itp. Bada się również oddziaływanie takich czynników, jak temperatura, wilgotność, stężenie składników korozyjnych (np. ${\text{SO}}_2$, ${\text{H}}_2\text{S}$, amoniak, kwasy, chlorki).

Stosuje się często takie metody oceny korozji, jak:

• metodę wizualną oceny zmian wyglądu powierzchni;

• metodę wagową oceny zmiany masy i wymiarów.

Znajomość mechanizmu korozji elektrochemicznej oraz czynników, które wpływają na szybkość tego procesu, umożliwiają zastosowanie środków zapobiegawczych. Oprócz używania materiałów odpornych na korozję (tworzywa sztuczne, stal nierdzewna, trudno korodujące metale) stosuje się także m.in.:

1. izolacje powierzchni stali od czynników środowiskowych za pomocą niemetalicznych powłok ochronnych: farb, lakierów, emalii;

2. metaliczne powłoki ochronne z metali stojących w szeregu napięciowym przed żelazem (cynk, chrom); rożne metale, połączone ze sobą, tworzą ogniwa – ten bardziej aktywny zawsze jest anodą i ulega zniszczeniu w agresywnym środowisku, chroniąc mniej aktywny, czyli katodę.

Słownik

Bibliografia

J. Kaczyński, A. Czaplicki, Chemia ogólna, Warszawa 1974.

A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1987.

A. Bogdańska‑Zarembina, E.I. Matusewicz, J. Matusewicz, Chemia dla szkół średnich, Warszawa 1997.

M. Litwin, S. Styka‑Wlazło, J. Szymońska, Chemia ogólna i nieorganiczna, Warszawa 2013.

K.M. Pazdro, Chemia podręcznik do kształcenia rozszerzonego w liceach, Warszawa 2014.