خوردگی در مقابل زنگ زدگی
خوردگی و زنگ زدگی دو فرآیند شیمیایی هستند که منجر به تجزیه مواد می شوند.
خوردگی
وقتی یک ماده با محیط خارجی واکنش نشان می دهد، در طول زمان، ساختار آن خراب شده و به قطعات کوچک تجزیه می شود. در نهایت، می تواند به سطح اتمی تجزیه شود. این به عنوان خوردگی شناخته می شود. بیشتر اوقات این اتفاق برای فلزات می افتد. هنگامی که فلزات در معرض محیط خارجی قرار می گیرند، واکنش های اکسیداسیون با اکسیژن موجود در جو را انجام می دهند. به غیر از فلزات، موادی مانند پلیمرها، سرامیک ها نیز می توانند متلاشی شوند.با این حال، در این مورد، به عنوان تخریب شناخته می شود. عوامل خارجی که باعث خوردگی فلزات می شوند آب، اسیدها، بازها، نمک ها، روغن ها و سایر مواد شیمیایی جامد و مایع هستند. به غیر از اینها، فلزات در معرض مواد گازی مانند بخارات اسید، گاز فرمالدئید، گاز آمونیاک و گازهای حاوی گوگرد خورده می شوند. اساس فرآیند خوردگی یک واکنش الکتروشیمیایی است. در فلزی که در آن خوردگی در حال وقوع است، یک واکنش کاتدی و آندی رخ می دهد. وقتی اتم های فلز در معرض آب قرار می گیرند، الکترون ها را به مولکول های اکسیژن می دهند و یون های فلزی مثبت تشکیل می دهند. این واکنش آندی است. الکترون های تولید شده توسط واکنش کاتدی مصرف می شوند. دو مکان که در آن واکنش کاتدی و واکنش آندی انجام می شود بسته به شرایط می توانند نزدیک به یکدیگر یا دور از هم باشند. برخی از مواد در برابر خوردگی مقاوم هستند، در حالی که برخی مستعد خوردگی هستند. با این حال، با روش های خاصی می توان از خوردگی جلوگیری کرد. پوشش دهی یکی از روش های محافظت از مواد در برابر خوردگی است.این شامل رنگ آمیزی، آبکاری، میناکاری روی سطح و غیره است.
زنگ زدن
زنگ زدن یک فرآیند شیمیایی است که در فلزات حاوی آهن رایج است. به عبارت دیگر، فرآیند خوردگی زمانی که آهن وجود داشته باشد، به عنوان زنگ زدگی شناخته می شود. برای اینکه زنگ زدگی اتفاق بیفتد، باید شرایط خاصی وجود داشته باشد. در مجاورت اکسیژن و رطوبت یا آب، آهن دچار این واکنش شده و یک سری اکسید آهن را تشکیل می دهد. این ترکیب رنگ قرمز مایل به قهوه ای به نام زنگ شناخته می شود. بنابراین، زنگ حاوی اکسید آهن هیدراته (III) Fe2O3·nH2O و آهن (III) اکسید هیدروکسید (FeO(OH)، Fe(OH)3). اگر زنگ زدگی از یک نقطه شروع شود، در نهایت گسترش می یابد و کل فلز متلاشی می شود. نه تنها آهن، بلکه فلزات حاوی آهن (آلیاژها) نیز دچار زنگ زدگی می شوند.
زنگ زدگی با انتقال الکترون از آهن به اکسیژن آغاز می شود. اتم های آهن دو الکترون را انتقال داده و یون های آهن (II) را به صورت زیر تشکیل می دهند.
Fe → Fe2+ + 2 e−
اکسیژن با پذیرش الکترون در مجاورت آب یونهای هیدروکسید تشکیل می دهد.
O2 + 4 e– + 2 H2O → 4 OH –
واکنش های فوق در حضور اسیدها تسریع می شوند. علاوه بر این، هنگامی که الکترولیت هایی مانند نمک وجود دارد، واکنش بیشتر افزایش می یابد. زنگ حاوی یونهای آهن (III) است، بنابراین Fe2+ تحت واکنش ردوکس قرار می‌گیرد تا Fe3+به شرح زیر ایجاد شود.
4 Fe2+ + O2 → 4 Fe3+ + 2 O 2−
Fe3+ و Fe2+تحت واکنش های باز اسیدی با آب زیر قرار می گیرند.
Fe2+ + 2 H2O ⇌ Fe(OH)2 + 2 H+
Fe3+ + 3 H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3 H+
در نهایت، یک سری از اکسیدهای آهن هیدراته به صورت زنگ تشکیل می شود.
Fe(OH)2 ⇌ FeO + H2O
Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) + H2O
2 FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + H2O
تفاوت بین خوردگی و زنگ زدگی چیست؟
• زنگ زدگی نوعی خوردگی است.
• وقتی آهن یا مواد حاوی آهن دچار خوردگی می شوند، زنگ زدگی نامیده می شود.
• زنگ زدن یک سری اکسید آهن تولید می کند، در حالی که خوردگی می تواند منجر به نمک یا اکسیدهای فلز شود.
