Coroziunea cuprului

Coroziunea

Aspecte generale

Coroziunea se poate defini ca atacul distructiv și neintenționat asupra metalelor, realizat de mediul înconjurător. Mulți specialiști definesc coroziunea ca fiind fenomenul de distrugere sau deteriorare a unui metal sau aliaj printr-o reacție chimică cu mediul. Coroziunea în medii apoase și în atmosferă (care implică straturi apoase subțiri) este un proces electrochimic deoarece coroziunea implică un transfer de electroni între suprafața metalului și o soluție apoasă de electrolit. Coroziunea rezultă din tendința metalelor de a reacționa electrochimic cu oxigenul, apa și alte substanțe din mediul apos. Coroziunea se poate produce și în medii organice și în gaze. [1]

Termenul de coroziune este convențional și cuprinde o serie de procese, de schimbări chimice și electrochimice prin care metalele trec dintr-o formă elementară într-o formă combinată. Această trecere este posibilă deoarece în natură, în mod obișnuit,metalele se găsesc sub formă combinată ca: oxizi, carbonați, hidroxizi, a căror energie liberă este mai mică decât a metalului pur,ceea ce determină tendința naturală a metalelor de a trece la forme cu energie liberă mai redusă. [2]

Prin coroziune se înțelege distrugerea materialelor datorită reacțiilor chimice sau electrochimice cu mediul înconjurător. Atacul chimic direct este posibil la toate materiile prime folosite în industrie, în timp ce atacul electrochimic nu apare decât la metale, deoarece numai ele poseda electroni liberi. Materialele sintetice nu posedă această structură ele fiind de obicei supuse degradării numai prin atac chimic. [2]

Figura 1. Rugina, cel mai comun exemplu de coroziune [3]

Coroziunea se desfășoară pe suprafața metalului sub forma a două reacții de electrod simultane de sens contrar și cu viteze egale, adică legate între ele prin transferul aceluiași număr de elctroni, reacții complet independente una față de cealaltă, numite reacții electrochimice conjugate. Viteza acestor reacții depinde în primul rând de potențialul de electrod. [1]

Reacția anodică (reacția de ionizare sau de oxidare a metalului)-această reacție se poate scrie în formă generală, fără a ține seama de hidratarea ionilor astfel:

M → Mz+ + ze-

În urma reacției, ionul metalic părăsește rețeaua cristalină solidă, trecând sub formă de ion hidratat în mediul lichid coroziv, lăsând în faza solidă contitatea echivalentă de electroni. Electronii generați de fiecare atom metalic, care este oxidat, trebuie trasferați și intervin în reacția de reducere unde o altă specie se reduce. De exemplu, unele metale suferă procese de coroziune în soluții acide, în care există concentrații ridicate de ioni de hidrogen, H+. [1]

Aceștia sunt reduși conform reacției:

2H+ +2e- → H2

Pentru o soluție acidă, care are dizolvat oxigen, reacția de reducere are loc conform ecuației: [1]

O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O

Pentru o soluție apoasă bazică ori neutră în care este dizolvat oxigenul reacția este: [1]

O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-

Orice ion metalic prezent în soluție poate să se reducă, deoarece ionii pot exista în mai multe stări de valență (ioni multivalenți) reacția de reducere poate avea forma: [1]

Mz+ +e- → M(z-1)+

Sau un metal poate fi total redus de la ion la starea metalică neutră conform reacției:

Mz+ + ze- → M

1. COJOCARU Anca, MAIOR Ioana Studii și aplicații de coroziune și de dizolvare anodică a metalelor, Editura Electra, București, 2010

2. http://www.chemstal.ro/info/coroziune

3. https://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Rust_and_dirt.jpg

4. https://ro.wikipedia.org/wiki/Cupru#/media/File:Cuivre_Michigan.jpg

5. https://ro.wikipedia.org/wiki/Cupru#/media/File:Copper_Ingot_Crete.jpg

6. https://ro.wikipedia.org/wiki/Protec%C8%9Bie_anticoroziv%C4%83

7. https://ro.wikipedia.org/wiki/Cupru

8. Darren A. Lytle, Michael R. Schock, Pitting corrosion of copper in waters with high pH and low alkalinity, Journal AWWA, 2008

9. Rebecca J.L. Welbourn, C.L. Truscott, M.W.A. Skoda, A. Zarbakhsh, S.M. Clarke, Corrosion and inhibition of copper in hydrocarbon solution on a molecular level investigated using neutron reflectometry and XPS, Corrosion Science 115 (2017) 68–77

10. K.F. Khaled, Studies of the corrosion inhibition of copper in sodium chloride solutions using chemical and electrochemical measurements, Materials Chemistry and Physics 125 (2011) 427–433