Gỉ sét là hiện tượng xảy ra khi sắt thép tiếp xúc lâu với không khí hoặc nước, tạo thành một lớp gỉ màu đỏ bên ngoài. Ví dụ, như trường hợp của chiếc đinh bị gỉ sét. Đinh gỉ sét nặng dễ gãy và không thể sử dụng. Cổng sắt gỉ sét lâu ngày sẽ xuất hiện vết nứt và có thể rơi rụng.
Vì gỉ sét gây hại, chúng ta cần phòng tránh để bảo vệ đồ dùng, nhà cửa, công trình. Để tìm giải pháp, trước tiên cần hiểu rõ bản chất của nó.
Gỉ sét là gì? Vì sao sắt, thép để lâu trong không khí thường bị gỉ sét?
Gỉ sét là quá trình oxi hóa sắt, tạo thành oxit sắt. Về mặt hóa học, gỉ sét là chuỗi phản ứng trong đó sắt (Fe) biến thành gỉ sắt Fe2O3 (ferric oxide) màu đỏ hoặc Fe(OH)3 có màu từ vàng, nâu đậm đến đen nâu.
Phản ứng hóa học được diễn ra trong quá trình gỉ sét
(Nếu bạn quan tâm đến hóa học, bạn có thể tham khảo các phản ứng sau. Nếu quá khó, bạn có thể bỏ qua.)
Thực tế, gỉ sét là một chuỗi các phản ứng hóa học phức tạp.
Trong môi trường tự nhiên, các chất như sắt (Fe) và oxy (O2) không tồn tại ở dạng nguyên chất hoàn toàn, mà ở dạng hơi khác. Cụ thể như trong 2 phản ứng sau:
- O2 + 4 e− + 2 H2O → 4 OH−
- Fe → Fe2+ + 2 e−
Các phân tử oxy (O2) có xu hướng nhận thêm electron, trong khi các phân tử sắt (Fe) lại mất đi 2 electron.
Hai phản ứng trên là điều kiện tiên quyết cho các phản ứng tiếp theo. Ở dạng ion, Fe2+ tiếp tục phản ứng với oxy:
- 4 Fe2+ + O2 → 4 Fe3+ + 2 O2−
Đến đây, quá trình hình thành gỉ sét (oxit sắt) mới thực sự bắt đầu:
- Fe2+ + 2 H2O ⇌ Fe(OH)2 + 2 H+
- Fe3+ + 3 H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3 H+
Hai phản ứng trên dẫn đến các phản ứng khác:
- Fe(OH)2 ⇌ FeO + H2O
- Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) + H2O
- 2 FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + H2O
Hai phản ứng cuối cùng là nguyên nhân tạo ra các lớp gỉ sét.
Dựa trên chuỗi phản ứng trên và kinh nghiệm thực tế, có thể rút ra các kết luận sau:
- Sắt dễ gỉ sét hơn trong điều kiện ẩm ướt so với điều kiện khô ráo.
- Sắt bị ngâm trong nước gỉ sét nhanh hơn so với trên cạn.
- Sắt gỉ sét nhanh hơn trong môi trường nước muối (ví dụ biển) so với môi trường nước ngọt.
Nguyên nhân rỉ sét
Khi sắt hoặc hợp kim của sắt (như thép) tiếp xúc với oxy và độ ẩm trong thời gian dài, nó tạo ra một hợp chất mới gọi là oxit sắt, hay còn gọi là rỉ sắt. Nước là chất xúc tác chính cho quá trình này. Mặc dù cấu trúc sắt hoặc thép có vẻ chắc chắn, nhưng các phân tử nước có thể xâm nhập vào các lỗ nhỏ và vết nứt, kết hợp với các nguyên tố khác để tạo thành axit, ăn mòn sắt và làm cho nó dễ bị oxy hóa hơn.
Quá trình ăn mòn có thể diễn ra nhanh hơn trong môi trường nước biển. Đồng thời, các nguyên tử oxy kết hợp với các nguyên tử sắt để hình thành oxit sắt, làm yếu sắt và khiến cấu trúc của nó trở nên giòn và xốp.
Các kim loại khác có bị gỉ không?
Thông thường, hiện tượng gỉ sét chỉ được nhắc đến khi nói về sắt. Khi đề cập đến gỉ sét, đó thường là sự gỉ sét của sắt. Các kim loại khác ít bị gỉ sét hơn nhiều. Vì sắt là thành phần chính trong nhiều đồ dùng và vật dụng kim loại, nên vấn đề gỉ sét chủ yếu liên quan đến sắt.
Mặc dù mỗi kim loại có mức độ oxi hóa khác nhau, nhưng trong điều kiện bình thường, sắt là kim loại dễ bị gỉ sét nhất. Các kim loại khác như đồng, bạc, chì, niken, kẽm, vàng, crom,... khó bị gỉ sét hơn nhiều. Do tính chất khó gỉ sét, đồng thường được sử dụng để làm tiền xu.
Tác hại của gỉ sét đến cuộc sống của con người
Khác với sắt nguyên chất, các loại oxit sắt không có tính liên kết cao. Do đó, gỉ sét dễ dẫn đến nứt gãy. Một cây đinh bị gỉ sét nặng không còn sử dụng được. Tấm sắt gỉ sét để lâu ngoài trời dễ bị bẻ gãy.
Ở quy mô lớn hơn, gỉ sét gây ảnh hưởng đến kết cấu, làm suy yếu công trình, nhà máy, gây tốn kém chi phí bảo trì và sửa chữa.
Vậy chống gỉ sét như thế nào? Các phương pháp chống gỉ sét hiệu quả hiện nay!
Chống gỉ sét là các biện pháp nhằm ngăn chặn hoặc giảm thiểu sự ăn mòn kim loại do tác động của oxi hóa và độ ẩm. Rỉ sét là quá trình tạo ra oxit và hydroxit kim loại, làm mất đi tính chất cơ học và hóa học ban đầu của nó.
Các phương pháp chống gỉ sét bao gồm sơn phủ, mạ, điện phân, bọc cách điện, bảo vệ hóa học và các biện pháp kỹ thuật khác. Sơn phủ và mạ là những phương pháp phổ biến nhất để bảo vệ kim loại khỏi rỉ sét. Điện phân được sử dụng để tạo lớp màng bảo vệ trên bề mặt kim loại. Bọc cách điện và bảo vệ hóa học cũng được sử dụng để bảo vệ kim loại. Có hai cách cơ bản: từ bên trong và từ bên ngoài.
Phương pháp ngăn rỉ sét từ bên ngoài
Sử dụng sơn, dầu mỡ chống gỉ
Có nhiều loại sơn, dầu, mỡ chuyên dụng để chống hoặc tẩy rỉ sét cho kim loại. Sơn, dầu hoặc mỡ có tác dụng ngăn nước và oxy tiếp xúc với bề mặt kim loại, từ đó ngăn chặn quá trình oxi hóa.
Sơn có thể được sử dụng nếu kim loại được sử dụng ngoài trời, tiếp xúc với mưa gió. Dầu mỡ có thể được sử dụng nếu kim loại là linh kiện máy móc, phải chuyển động, ma sát với các linh kiện khác.
Mạ kim loại
Ngoài việc trét, quệt, chúng ta có thể mạ một lớp kim loại như kẽm, niken hoặc crom bên ngoài. Tương tự như sơn dầu mỡ, lớp mạ kẽm có tác dụng ngăn oxy hoặc nước tiếp xúc với lớp kim loại bên trong. Bạn có thể tìm hiểu thêm về quá trình chống ăn mòn để hiểu rõ hơn.
Phương pháp ngăn rỉ sét từ bên trong
Sử dụng hợp kim thép không gỉ (pha thêm niken, crom trực tiếp vào trong sắt)
Thép không gỉ là một trong những phát minh quan trọng của con người để chống lại sự gỉ sét của kim loại. Yếu tố cốt lõi của thép không gỉ là việc thêm crom và niken trực tiếp vào thành phần của hợp kim.
Các nhà luyện kim đã tìm ra công thức luyện thép không gỉ vào đầu thế kỷ 19. Inox 304 ra đời vào đầu thế kỷ 20. Từ đó đến nay, thép không gỉ ngày càng trở nên phổ biến, và nhu cầu sử dụng nó không ngừng tăng lên.
Ngày nay, inox 304 và inox 316 là hai trong số các loại inox phổ biến nhất và được sử dụng rộng rãi.
Vào mùa đông lạnh giá, bạn có thể mặc thêm áo khoác để giữ ấm, hoặc có thể rèn luyện thể dục để tăng khả năng chịu đựng của cơ thể.
Kết luận
Rỉ sét là quá trình sắt bị oxi hóa thành các loại oxit sắt. Đây là một hiện tượng tự nhiên. Tuy nhiên, rỉ sét gây hư hỏng cho các dụng cụ, vật dụng kim loại, làm giảm chất lượng công trình xây dựng và gây tốn kém chi phí. Để chống lại rỉ sét, chúng ta có hai giải pháp chính: từ bên ngoài (bằng cách mạ hoặc quét thêm lớp bảo vệ) và từ bên trong (sử dụng inox, thép không gỉ).
Hy vọng bài viết này của phế liệu Hoàng Ngọc Diệp đã mang lại nhiều kiến thức bổ ích cho bạn. Hẹn gặp lại bạn trong các bài viết sau!
CÔNG TY TNHH XUẤT NHẬP KHẨU HOÀNG NGỌC DIỆP
