BÀI 16: HỢP KIM – SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI

MỞ ĐẦU

Để hoàn thiện vỏ tàu bằng thép, người ta phủ lên vỏ tàu một lớp sơn, (Hình 16.1a). Sau đó, một số khối kim loại kẽm (zinc) được hàn đính vào phần phía dưới của vỏ tàu (Hình 16.1b). Cuối cùng, người ta phủ và trang trí vỏ tàu bằng lớp sơn thích hợp (Hình 16.1c).

Giải thích ý nghĩa của mỗi việc làm trên.

Giải nhanh:

a) Hạn chế bị rỉ sét, kéo dài tuổi thọ vỏ tàu và bảo vệ kết cấu tàu lâu nhất có thể.

b) Giúp vỏ tàu được bảo vệ lâu hơn, có tuổi thọ lâu hơn.

c) Trang trí tàu, tránh vỏ tàu tiếp xúc trực tiếp với nước biển, vỏ tàu bị ăn mòn chậm.

I. HỢP KIM

Câu hỏi 1: Khi để trong không khí, bề mặt của lá nhôm bị oxi hóa tạo lớp phủ oxide. Trong trường hợp này lá nhôm có trở thành hợp kim không? Giải thích.

Giải nhanh:

Có vì phản ứng giữa nhôm và oxygen có xảy ra, chất sau phản ứng là một hợp kim.

Luyện tập 1: Lưỡi cưa là bộ phận chính của các dụng cụ cưa, xẻ. Có thể dùng nhôm làm lưỡi cưa không? Giải thích.

Giải nhanh: 

Không vì nhôm là kim loại có tính dẻo cao, dễ bị uốn nắn mà lưỡi cưa là vật liệu đòi hỏi tính cứng cao.

Câu hỏi 2: Cần lựa chọn hợp kim có tính chất đặc trưng nào để làm các tấm khiên trang bị cho lực lượng cảnh sát?

Giải nhanh:

Tính nhẹ, bền và cứng như hợp kim duralumin của nhôm.

Câu hỏi 3: Kể tên các đồ dùng, thiết bị được làm bằng thép mà em biết.

Giải nhanh:

Khung vỏ của các loại tàu và xe, container, giàn giáo, móng nhà, đường ray...

Vận dụng 1: Tìm hiểu về “thép 304” để giải thích vì sao nó rất phổ biến trong đời sống.

Giải nhanh:

- Thép 304 (thép không gỉ): hợp kim của sắt, trong đó chứa tối thiểu 10,5% chrome.

- Vì nó có ưu điểm:

+ Khả năng chịu nhiệt tốt, chống chịu ăn mòn cao.

+ Khả năng gia công tạo hình tốt.

+ Dễ vệ sinh, có thể tái chế.

Câu hỏi 4: Kể tên các đồ dùng, thiết bị được làm từ các hợp kim của nhôm mà em biết.

Giải nhanh:

Mâm, xoong, ấm, tay nắm cửa...

II. ĂN MÒN KIM LOẠI

Vận dụng 2: Vị trí khớp nối của ống thép dễ bị ăn mòn hơn so với phần còn lại. Tìm hiểu để giải thích nguyên nhân của hiện tượng trên.

Giải nhanh:

Vì khớp nối của ống thép có thành phần là hợp kim của sắt. Ở vị trí khớp nối này có khe hở làm cho nước mưa hoặc hơi nước trong không khí tích tụ nhiều hơn so với vị trí còn lại và tạo dung dịch chất điện li nên bị ăn mòn điện hoá.

Câu hỏi 5: Để lợp mái nhà, các tấm tôn (là tấm thép mỏng thường được mạ kẽm) được gắn vào nhau nhờ các đinh vít bằng thép. Vị trí nào trên mái tôn dễ xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa?

Giải nhanh:

Vị trí của các đinh vít vì khi ở môi trường không khí ẩm hoặc gặp nước mưa, ta có cặp điện cực Zn – Fe, ăn mòn điện hóa có thể xảy ra. 

Luyện tập 2: Nêu các cách hạn chế sự ăn mòn đối với mái tôn.

Giải nhanh:

Sơn dầu để quét lên bề mặt mái tôn.

Câu hỏi 6: Gọi tên các biện pháp bảo vệ bề mặt kim loại được thể hiện trong Hình 16.6.

Giải nhanh:

a) Phủ một lớp dầu, mỡ lên bề mặt kim loại.

b) Mạ một loại kim loại khác lên bề mặt.

c) Phun sơn lên bề mặt kim loại.

Thí nghiệm ăn mòn kim loại và bảo vệ kim loại

Cho một đinh sắt và một đinh sắt đã được quấn dây kẽm vào cùng một cốc thủy tinh chứa nước. Cốc này được đặt lên một tờ giấy màu trắng. 

Để yên khoảng 4 giờ. 

Yêu cầu: Quan sát hiện tượng và giải thích.

Giải nhanh:

- Cốc 1: đinh sắt bị ăn mòn chậm và ít, vì có hiện tượng ăn mòn hoá học.

- Cốc 2: phần lớn dây kẽm đã bị ăn mòn, đinh sắt bị ăn mòn từ từ. Do ăn mòn điện hóa xảy ra và kẽm có tính khử mạnh hơn nên bị ưu tiên ăn mòn trước.

Vận dụng 3: Tìm hiểu về một số cách chống ăn mòn kim loại đối với cánh cửa làm bằng thép và giải thích.

Giải nhanh:

- Sơn lên bề mặt cửa và bôi dầu mỡ lên ổ khóa vì có thể tránh được phản ứng trực tiếp giữa thép với các chất trong môi trường gây ra, tránh ăn mòn.

- Mạ một lớp kim loại khác lên bề mặt cánh cửa vì để tránh sự tiếp xúc của thép với các chất bên ngoài, tránh ăn mòn.

BÀI TẬP

Bài 1: Chỉ ra những điểm giống nhau giữa ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa.

Giải nhanh:

Bản chất đều là quá trình oxi hóa – khử, ăn mòn phá hủy kim loại.

Bài 2: Tấm tôn lợp nhà thường được làm từ vật liệu thép tráng kẽm hoặc thép tráng hỗn hợp nhôm và kẽm. Cho biết mục đích của việc làm trên.

Giải nhanh:

Giúp tôn tránh bị ăn mòn bởi các chất trong không khí.

Bài 3: Đồ trang sức bằng bạc có thể bị chuyển sang màu đen do có phản ứng giữa bạc với O₂ và H₂S trong không khí để tạo thành Ag₂S và hơi nước. Hãy chỉ ra chất khử và chất oxi hóa trong phản ứng trên.

Giải nhanh:

Ag là chất khử, H₂O là chất oxi hoá.

Bài 4: Xét thí nghiệm sau:

a) Cho mẩu kẽm vào ống nghiệm chứa dung dịch sulfuric acid loãng.

b) Tiếp tục cho vài giọt dung dịch copper(II) sulfate vào ống nghiệm ở ý a) thì các bọt khí được tạo thành nhanh hơn.

Hãy cho biết trong mỗi giai đoạn trên xảy ra dạng ăn mòn nào. Giải thích.

Giải nhanh:

a) Ăn mòn hóa học. Vì có quá trình oxi hóa – khử xảy ra và không xảy ra trong môi trường điện li.

b) Ăn mòn điện hóa. Vì khi đó, cặp pin điện hóa Zn – Cu được hình thành trong môi trường điện li.

Bài 5*: Hãy tìm hiểu và nêu một số cách chống ăn mòn kim loại đối với cửa làm bằng kim loại.

Giải nhanh:

- Phủ một lớp chống ăn mòn kim loại (sơn, dầu, mỡ...) lên bề mặt cửa.

- Mạ một lớp trên cửa bằng kẽm.

- Sử dụng vật liệu kháng ăn mòn: thép không gỉ, hợp kim của nhôm và kẽm...

- Thường xuyên vệ sinh cửa sạch sẽ.