آهن گالوانیزه و حلبی
چکیده:
به دنبال مبحث حفاظت کاتدی و براساس آگاهی از این روش برای جلوگیری از خوردگی آهن، حلبی و آهن گالوانیزه ساخته شده اند که در این جا به ساختار و نحوه ی مقاومت هر یک از آن ها در برابر خوردگی می پردازیم.
شرح درس:
آهن گالوانیزه:
آهن گالوانیزه یا آهن سفید، ورقه ای آهنی است که با لایه ی نازکی از فلز روی پوشیده می شود و در برابر عوامل زنگ زدن و خوردگی مقاومت می کند.
توجه: آهن گالوانیزه آلیاژ نیست.
اگر خراشی در سطح آهن گالوانیزه ایجاد شود، فلز آهن و فلز روی در محل خراش و در مجاورت اکسیژن یک سلول گالوانی را تشکیل می دهند.
از آنجا که فلز آهن در جدول E° پایین تر از فلز روی قرار دارد، فلز آهن نقش کاتد و فلز روی نقش آند را داشته و اکسایش می یابد. نیم واکنش آندی به این صورت خواهد بود:
Zn(s) ----> Zn2+(aq) + 2e-
الکترون های حاصل از نیم واکنش آندی در سطح فلز آهن و در حضور آب و اکسیژن نیم واکنش کاتدی را ترتیب می دهند.
O2(g) +2H2O(L) + 4e- ----> 4OH-(aq)
.در نتیجه این فرایند، فلز آهن در نقش کاتد عمل کرده و سالم باقی می ماندفلز روی از جمله فلزاتی است که می تواند در معرض اکسیژن و رطوبت، یک لایه اکسید نازک، چسبنده و محافظ ایجاد کند و مانع خوردگی شود. یون های Zn2+(aq) که در نیم واکنش آندی تولید شدند به محل خراش رفته و با یون های هیدوروکسید(OH-(aq) ) حاصل از نیم واکنش کاتدی ترکیب شده و رسوب Zn(OH)2 را تولید می کنند. این رسوب با از دست دادن آب به ZnO تبدیل می شود. ZnO اکسیدی است که می تواند بعد از مدتی سطح خراش را پوشانده و مانع خوردگی شود.
نکته: از فلزات دیگری که مانند روی قادر به تشکیل لایه ی اکسید محافظ هستند عبارتند از: کروم، نیکل، آلومینیوم، وانادیم، و قلع.
حلبی:
حلبی ورقه ی آهنی است که به وسیله ی لایی ی نازکی از فلز قلع پوشیده شده است. همان طور که گفته شد قلع از
جمله فلزاتی است که می تواند با تشکیل لایه ی اکسید محافظ و چسبنده، در برابر خوردگی مقاومت کند. اما قلع تا زمانی می تواند از آهن حفاظت کند که سطح حلبی خراشیده نشده باشد و بعد از ایجاد خراش روی حلبی، فلز آهن و فلز قلع در مجاورت رطوبت و اکسیژن تشکیل یک سلول گالوانی می دهند. از آنجا که فلز قلع در جدول
E° پایین تر از فلز آهن قرار دارد، نقش کاتد را داشته و فلز آهن به عنوان آند عمل می کند و اکسید می شود. نیم واکنش آندی به این صورت خواهد بود:
Fe(S) ----> Fe2+(aq) + 2e-
الکترون های حاصل از نیم واکنش آندی به سطح قلع منتقل شده و در حضور اکسیژن و آب نیم واکنش کاتدی را رقم می زنند.
O2(g) + H2O(L) + 4e- ----> 4OH-(aq)
از ورقه های حلبی برای ساختن قوطی های کنسرو و روغن نباتی استفاده می شود. سوالی که ممکن است پیش آید این است که با وجود این که آهن گالوانیزه زنگ نمی زند و حلبی در برابر زنگ زدن آسیب پذیر است، چرا از آهن گالوانیزه نمی توان برای ساختن ظروف بسته بندی مواد غذایی استفاده کرد؟ در جواب باید گفت اسیدهای مواد خوراکی بر فلز قلع بی اثر بوده اما با فلز روی واکنش می دهند و باعث ورود یون های Zn2+ به داخل مواد غذایی و فاسد شدن آن ها می شوند. در نتیجه استفاده از حلبی برای نگهداری از مواد غذایی مناسب تر است.
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه و تنظیم: مهسا شاه حسینی
