ガルバニック又は電気化学的腐食は、金属または合金の劣化がより急激に従来の酸化と比較するプロセスです。それは加速された酸化であり、さらには意図的に促進されているとも言えます。セルやバッテリーで起こるように。
これは、いくつかの条件下で行われます。まず、アノードと呼ばれる活性金属が必要です。また、第2に、カソードと呼ばれる反応性の低い貴金属が必要です。3番目と4番目の条件は、水などの電子が伝搬する媒体と、イオン種または電解質の存在です。
さびた鉄の冠。出典：Pixnio。
ガルバニック腐食は、特に海洋環境や海岸沿いで観察されます。気流は水蒸気の塊を発生させ、次にいくつかのイオンを運びます。後者は、最終的に金属表面にある水または水滴の薄い層に付着します。
これらの湿度と塩分の条件は、金属の腐食に有利です。つまり、上の画像のような鉄製の王冠は、海の近くに置かれると、より速く錆びます。
金属が他の金属と比較して酸化しなければならない容易さは、その還元電位を通じて定量的に測定できます。化学の本にはこれらの可能性を秘めた表がたくさんあります。
同様に、この金属が非常に正の還元電位を持つ別の金属の存在下にあり、したがってΔEが大きい場合、反応性金属の酸化はより積極的になります。pH、イオン強度、湿度、酸素の存在、酸化された金属と還元された金属の領域間の関係など、他の要因も重要です。
メカニズム
概念と反応
電気腐食の背後にあるメカニズムに取り組む前に、特定の概念を明確にする必要があります。
レドックス反応では、1つの種が電子を失い（酸化）、別の種が電子を獲得（還元）します。酸化が発生する電極は陽極と呼ばれます。還元が発生するカソード（英語では、覚えやすいように、通常、覚え方のルールredcatが使用されます）。
したがって、金属Mの電極（部品、ねじなど）の場合、それが酸化すると、アノードと呼ばれます。
M => M n + + neの-
放出される電子の数は、結果として得られるカチオンM n +の正電荷の大きさに等しくなります。
次に、別の電極または金属R（両方の金属が何らかの方法で接触している必要があります）が、放出された電子を受け取ります。しかし、電子を得る場合、それはそれらを伝導するだけなので（電流）、化学反応を受けません。
したがって、これらの電子を正式に受け入れることができる別の種が溶液中になければなりません。簡単に還元できる金属イオン、例えば：
R n + + ne - => R
つまり、金属Rの層が形成され、電極が重くなるためです。一方、金属Mはその原子が溶解するために質量を失います。
デポラライザ
簡単に十分に還元できる金属カチオンがない場合はどうなりますか？その場合、媒体に存在する他の種、つまりデポラライザが電子を受け取ります。これらは密接pHに関連している：O 2、H +、OH -およびH 2 Oを
酸素と水は、次の化学式で表される反応で電子を獲得します。
O 2 + 2H 2 O + 4E - => 4OH -
H +イオンがH 2に変換される間：
2H + + 2e - => H 2
これは、OH種、すなわち-及びH 2は、ガルバニックまたは電気化学的な腐食の一般的な製品です。
金属Rが反応に関与しない場合でも、Mよりも貴であるという事実により、その酸化が促進されます。その結果、OHの高い生産が存在するであろう-イオン又は水素ガス。結局のところ、それは、これらのプロセスの主要なドライバーの1つである還元電位ΔEの差だからです。
鉄腐食
鉄の腐食メカニズム。出典：ウィキペディア。
以前の説明の後、鉄の腐食の例に取り組むことができます（上の画像）。酸素が溶解する水の薄い層があるとします。他の金属が存在しない場合、反応の調子を決めるのは偏光解消剤です。
したがって、鉄はその表面からいくつかの原子を失い、Fe 2+カチオンとして水に溶解します。
鉄=>鉄2+ + 2eを-
2つの電子は鉄の電気伝導体であるため、鉄片を通過します。だから、どこで酸化またはアノードサイトが始まったかがわかる。しかし、陰極サイトの削減または場所が進む場所ではありません。陰極サイトはどこにあってもかまいません。可能な領域が大きいほど、金属の腐食は悪化します。
電子が上の画像に示すようにあるポイントに到達するとします。そこに酸素と水の両方がOHそれによって既に記載された反応受ける-解放されます。これらのOH -陰イオンは鉄と反応することができる2+のFe（OH）を形成する2結局錆に変換し、その後の析出物受ける酸化を、。
その間、陽極の場所はますます割れています。
例
日常生活の中で、ガルバニック腐食の例は数多くあります。鉄の冠に言及する必要はありません。金属で作られたアーティファクトは、湿気のある環境や塩水の環境下でも同じプロセスを経ることがあります。
ビーチに加えて、冬は腐食のための理想的な条件を提供することもできます。たとえば、車が横滑りするのを防ぐために、道路の塩を雪にかき混ぜるときなどです。
物理的な観点から見ると、2つの金属の溶接継手に水分が保持され、腐食の活性点となることがあります。これは、両方の金属が2つの電極のように動作し、より反応性の高い金属が電子を失うためです。
OHの生産した場合-イオンはかなりあり、それも、車の塗料や問題のデバイスを腐食させることができます。
アノードインデックス
還元電位表を利用して、彼自身のガルバニック腐食の例を構築できます。ただし、この点を説明するために、（それ自体簡略化された）陽極インデックステーブルが選択されます。
異なる金属または合金のアノードインデックス。出典：ウィキペディア。
たとえば、電気化学セルを構築したいとします。陽極指数表の一番上にある金属は、より陰極性です。つまり、それらは簡単に削減されるため、ソリューションに含めることは困難です。下部にある金属はより陽極または反応性が高く、腐食しやすいです。
金とベリリウムを選択した場合、ベリリウムは非常に速く酸化するため、両方の金属を長期間一緒にすることはできません。
一方、Ag +イオンの溶液があり、その中にアルミニウム棒を浸すと、金属銀粒子が沈殿すると同時に溶解します。このバーがグラファイト電極に接続されている場合、電子はそれに移動して銀を銀膜として電気化学的に堆積させます。
アルミニウム製の棒の代わりに銅製の場合、水中のCu 2+イオンの存在により、溶液は青みがかった色になります。
電気化学防食
犠牲コーティング
他の金属の存在下で亜鉛シートを腐食から保護したいとします。最も簡単なオプションは、マグネシウムを追加することです。これにより、亜鉛がコーティングされ、酸化されると、マグネシウムから放出された電子がZn 2+カチオンを還元します。
しかし、亜鉛の上のMgO膜は、後でではなく早く割れてしまい、高電流密度のアノードサイトを提供します。つまり、亜鉛の腐食は、それらの点だけで急激に加速します。
電気化学的腐食から保護するこの技術は、犠牲コーティングの使用として知られています。最もよく知られているのは亜鉛で、亜鉛メッキと呼ばれる有名な技術で使用されています。それらの中で、金属M、特に鉄は亜鉛（Fe / Zn）でコーティングされています。
この場合も、亜鉛は酸化し、その酸化物は鉄を覆い、電子を鉄に伝達して、形成されるFe 2+を還元します。
高貴なコーティング
同じ亜鉛のシートを保護したいとしますが、今度はマグネシウムの代わりにクロムを使用するとします。クロムは亜鉛よりも貴であり（より陰極、陽極番号の表を参照）、したがって貴金属コーティングとして機能します。
このタイプのコーティングの問題は、ひび割れすると、下にある金属の酸化をさらに促進および加速することです。この場合、亜鉛はマグネシウムでコーティングされるよりもさらに腐食します。
そして最後に、塗料、プラスチック、抗酸化剤、脂肪、樹脂などで構成される他のコーティングがあります。
子供のための実験
銅塩の溶解における鉄板
同じ表の陽極指数から簡単な実験を考案できます。適量（10グラム未満）のCuSO 4・5H 2 Oを水に溶かして、子供に磨いた鉄板に浸してもらいます。写真が撮られ、プロセスは数週間展開することができます。
解決策は最初は青みがかっていますが、鉄板が銅色に変わる間、色あせ始めます。これは、銅の方が鉄よりも貴であり、そのため、Cu 2+カチオンが鉄の酸化によって与えられたイオンから金属銅に還元されるという事実によるものです。
鉄=>鉄2+ + 2eを-
Cu 2+ + 2e - => Cu
酸化銀洗浄
特に硫黄化合物の供給源と接触している場合、銀のオブジェクトは時間の経過とともに黒くなります。錆を取り除くには、重曹とアルミホイルを使用して水槽にオブジェクトを浸します。重炭酸塩は、物体とアルミニウム間の電子の輸送を促進する電解質を提供します。
その結果、子供はオブジェクトが黒い斑点を失い、特徴的な銀色で輝くことを理解します。アルミホイルは腐食して消えます。
参考文献
- 震えとアトキンス。（2008）。無機化学。（第4版）。Mc Graw Hill。
- ウィッテン、デイビス、ペック、スタンリー。（2008）。化学。（第8版）。CENGAGEラーニング。
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- Customer Technical Service Brush Wellman Inc.（sf）。ガルバニック腐食へのガイド。ブラシウェルマンエンジニアードマテリアル。
- ジョルジオカルボニ。（1998）。電気化学の実験。回収元：funsci.com