Metalen Korrosioa: Oinarri Elektrokimikoak eta Azalpenak

Metalen Korrosioa: Oinarri Elektrokimikoak

Metalen korrosioa prozesu elektrokimiko bat izan ohi da, non espezie batetik bestera elektroi-transferentzia gertatzen den. Prozesu hauek oxidazio-erredukzio erreakzioetan oinarritzen dira.

Oxidazio-Erredukzio Prozesuak

Oxidazioa (Anodoa)

Prozesu honetan, atomo metalikoek elektroiak galtzen dituzte ioi bihurtzeko. Metala oxidatu egiten da, anodo gisa jokatuz, eta Mⁿ⁺ karga duen ioi bat bilakatzen da.

Erredukzioa (Katodoa)

Metalek galdutako elektroiak beste espezie kimiko batek hartzen ditu, erreduzitu egiten dena. Espezie horrek katodo gisa jokatzen du. Erreakzioa ingurunearen araberakoa da:

• Ingurune azidoan (H⁺ ioiekin): Hidrogeno ioiak erreduzitzen dira.
• Ingurune azidoan (oxigeno disolbatuarekin): Oxigenoa erreduzitzen da.
• Ingurune basiko edo neutroan (oxigeno disolbatuarekin): Oxigenoa erreduzitzen da uraren presentzian.

Oharra: Disoluzioan beste ioi metaliko batzuk badaude, hauek ere erreduzitu daitezke, eta, beraz, erredukzio-erreakzio bat baino gehiago gerta daiteke.

Erreakzio Elektrokimiko Osoa

Erreakzio elektrokimiko osoa oxidazio- eta erredukzio-erreakzioerdien batura da. Prozesu osoan karga-oreka mantentzen da: galdutako elektroi kopurua = irabazitako elektroi kopurua.

Zelula Elektrokimikoa

Korrosioa gertatzeko, zelula elektrokimiko baten osagaiak behar dira:

• Anodoa: Zirkuituari elektroiak ematen dizkio, korrosioa jasanez.
• Katodoa: Zirkuitutik elektroiak jasotzen ditu, erreakzio katodikoa eraginez.
• Konexio elektrikoa: Anodoaren eta katodoaren artean elektroien fluxua ahalbidetzen du.
• Elektrolitoa: Anodoa eta katodoa kontaktuan jartzen dituen substantzia ioniko bat da, zirkuitua itxiz eta ioien mugimendua ahalbidetuz.

Elektrodo-Potentzialak eta Elektronegatibitatea

Metal guztiek ez dute oxidatzeko edo korrosioa jasateko erraztasun bera.

Elektronegatibitatea

Elektronegatibitateak atomo batek elektroiak bereganatzeko duen joera neurtzen du. Bi metal desberdin kontaktuan jartzen badira (adibidez, soluzio elektrolitiko baten edo kable baten bidez), elektroiak trukatuko dituzte beren elektronegatibitate-diferentziaren arabera. Elektroi-korrontea metal elektropositiboenetik (anodoa) elektronegatiboenera (katodoa) mugituko da.

Serie Galvanikoak

Indar elektroeragile estandarraren taula baldintza idealetan neurtzen da. Praktikan, errealagoa da serie galvanikoaren taula erabiltzea, hainbat metal eta aleazio komertzialen erreaktibotasun erlatiboa adierazten baitu ingurune zehatz batean (askotan, itsas uretan).

• Taularen goialdean dauden aleazioak katodikoak dira (ez-erreaktiboak edo nobleak).
• Behealdean daudenak, aldiz, anodikoak dira (erreaktiboagoak).

Hortaz, A metala B metalaren azpian badago taulan, A-k korrosioa jasango du (anodoa izango da) B-rekin konexio elektrikoa balu.

Egoera metalikotik egoera oxidatura igarotzean energia askea gutxitzen denez, ia metal guztiak konposatu egonkorrago gisa aurkitzen dira naturan (adibidez, oxido edo sulfuro gisa).

Pourbaix Diagramak

Elektrodo-potentzial vs. pH diagrama moduan ere ezagutzen dira. Metal-elektrolito sistema baten oreka-egoeraren irudikapen termodinamikoa da.

• Y ardatza: Elektrodo-potentziala adierazten du. Baldintza oxidatzaileak goian agertzen dira (potentzial altua) eta erreduktoreak behean (potentzial baxua).
• X ardatza: pH-a adierazten du.

Egonkortasun Eremuak

Diagramak metal baten portaera aurreikusten laguntzen du baldintza jakin batzuetan:

• Inmunitatea (M): Metala termodinamikoki egonkorra da, ez du korrosiorik jasaten. Eremu inertea da.
• Korrosioa (Mⁿ⁺): Metala disolbatu egiten da ioi gisa.
• Pasibazioa (M(OH)_x edo M_xO_y): Metalaren gainazalean oxido-geruza babesle eta egonkor bat sortzen da, korrosioa motelduz edo geldituz.