Coroziune

Coroziunea este un proces nedorit prin care multe metale cu potentiale de oxidare pozitive sau slab negative sunt transformate in compusi ai lor. Bine cunoscuta si deosebit de pagubitoare pentru economie este ruginirea ferului, de care ne vom ocupa intai aici.

Pentru ca ferul sa rigineasca este necesara prezenta simultanta a aerului si a apei. In aer uscat ferul nu rugineste, nici in apa deoxigenata. Prezenta acizilor si a numitor saruri (de ex. a celor din apa de mare, NaCl, MgCl2 etc.) favorizeaza mult coroziunea. Alte saruri (de ex. Na2CO3) dinpotriva inhiba coroziunea.

Reactiile care au loc la ruginirea ferului sunt, dupa cunostiintele noastre, urmatoarele:

Fe -----> Fe + 2      (a)

2H2O + 2 ----> 2H + 2H2O (b)

Daca concentratia ionilor de hidrogen este mare si deci reactiile (a) si (b) sunt rapide, atomii de hidrogen care se formeaza se impreuna dand molecule de hidrogen; pe suprafata ferului apar broboane de hidrogen gazos (2H ---> H2). In mod normal atomii de hidrogen reactioneaza insa cu moleculele de oxigen, dizolvate in apa, dand apa:

2H + 1/2O2(solutie) ---> H2O (c)

Ionii Fe formati in reactia (a) reactioneaza cu apa continand oxigen (din aer, dizolvat) si da rugina (identica cu mineralul lepidocrocita;), an care ferul este in starea de oxidare +3:

2Fe + 1/2 O2 + 7H2O ---> 2Fe(O)OH + 4 H2O      (d)

In reactia (d) se formeaza deci ioni de hidrogen, care se consuma in reactia (b). Apa naturala contine intotdeauna putin bioxid de carbon dizolvat, care, la aceste concentratii joase, formeaza cu apa acid carbonicS CO2+H2O ---> H2CO3. In mare parte ionizatS H2CO3 + H2O ---> H2O + HCO3. Aceste concentratii joase de ioni de hidrogen sunt suficiente pentru a initia ruginirea.

Reactiile (a) si (b) nu au loc neaparat in acelasi punct al bucatii de fer care rugineste. Electronii ce iau nastere in reactia (a) pot curge prin fer si da nastere la atomi H in alt loc. Procesul acesta este mult favorizat daca in acest al doilea punct se afla (in contact metaliccu ferul) un alt metal , o impuritate, cu potential de oxidare mai putin pozitiv decat ferul (de ex. cupru). Chiar in fierul industrial obisnuit, unele puncte ale suprafetei ('puncte anodice') sunt mai reactive, dau nastere mai usor unor ioni Fe, conform reactiei (a). Tn alte puncte ('puncte catodice') are loc reactia (b). Diferenta intre potentialele punctelor anodice si catodice se datoreste unor mici variatii locale in compozitia sau chiar numai in forma cristalina a metalului. Evident ca, simultant cu circulatia electronilor prin metal, trebuie sa aiba loc si un transport de ioni in circuitul exterior (de ex. prin pamantul umed, la obiecte de fier ingropate). De aceea electrolitii accelereaza mult coroziunea.