נוסח השאלה המלא: באיזור הים מתכות מחלידות הרבה יותר מהר. מה גורם לכך? האם נוכחות היונים של Na+ ויונים של Cl- והסביבה הטעונה חשמלית שהם יוצרים היא מה שמאיץ את תהליך הקורוזיה?
אכן כן. קורוזיה היא תהליך אלקטרוכימי ספונטני של מספר תהליכי חמצון חיזור שמתבצעים בנוכחות מים וחמצן. ללא מים מעבר האלקטרונים כמעט ואינו אפשרי, כך שבסביבות יבשות תהליך ההחלדה הוא איטי בהרבה.
התהליך האלקטרוכימי מתחיל בריאקציה אנודית – אטום ברזל מאבד שני אלקטרונים והופך ליון ברזל מסיס במים, וכתוצאה מכך נוצרים לעיתים מכתשים או חורים (pitting) במתכת לאחר זמן מה.
-Fe(s) --> Fe+2(aq) + 2e
האלקטרונים עוברים דרך סריג המתכת עד לנקודה חלשה (בדרך כלל אזור עם זיהום מתכתי או פגם קטן) שם מתרחשת הריאקציה הקטודית בה האלקטרונים מחזרים חמצן ליצירת הידרוקסיד.
(O2(g) + 2H2O(l) + 4e- --> 4OH-(aq
בשלב הבא יוני הברזל ויוני ההידרקסיד יוצרים תרכובת ברזל-אוקסיד או ברזל-הידרוקסיד בנקודת ההחלדה. נקודה זו יכולה להיות רחוקה מהאזור בו מתבצעת הריקאציה האנודית, היכן שנוצר המכתש.
(Fe+2(aq) + 2OH-(aq) --> Fe(OH)2(s
חמצן מים וברזל יוצרים בסופו של התהליך את החלודה – כמות מולקולות המים בין מולקולות הברזל אוקסיד קובעת את צבע החלודה שיכול להיות שחור חום אדום כתום או צהוב.
(4Fe(OH)2(s) + O2(g) --> 2Fe2O3.XH2O(s) + 2H2O(l
כל הריאקציה מתרחשת במהירות רבה בהרבה בנוכחות אלקטרוליט – חומר מסיס במים בעל מטען חיובי או שלילי. מכיוון שמים טהורים כמעט ואינם מוליכים חשמל, והריאקציה האלקטרוכימית דורשת השלמת מעגל דרך יוני הברזל וההידרוקסיד, התהליך לוקח הרבה זמן ללא נוכחות חלקיקים טעונים. מי מלח מאיצים את התהליך משום שהיונים מעלים את ההסתברות למעבר אלקטרון ויצירת הידרוקסיד מספיק קרוב אל יון הברזל המסיס לאפשר ריאקציה נוספת.
מאת: אוני צברי
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
