التآكل والترسيب الكهربائي
التآكل والترسيب الكهربائي هما عمليتان كهروكيميائيتان تطبيقيتان تذوب فيهما المعادن أو تترسب من خلال تفاعلات الأقطاب الكهربائية، مما يحكم تدهور المواد وتقنيات طلاء المعادن.
Definition
فرع الكيمياء الكهربائية التطبيقية المعني بالذوبان الكهروكيميائي للمعادن (التآكل) وترسيبها الكهروكيميائي (الطلاء الكهربائي)، بالإضافة إلى الأغشية السطحية والطرق التي تتحكم فيها.
Scope
يغطي هذا المجال الكيمياء الكهربائية لتفاعلات المعدن مع البيئة: التآكل التلقائي للمعادن من خلال الذوبان الأنودي المقترن والاختزال الكاثودي، والترسيب المتعمد للمعادن عن طريق الطلاء الكهربائي، وتكوين الأغشية الخاملة والطلاءات الواقية، واستراتيجيات الحماية من التآكل. ويربط هذا المجال الاستقرار الديناميكي الحراري، وحركية الأقطاب الكهربائية، وكيمياء السطوح بالممارسات الهندسية.
Sub-topics
Core questions
- كيف تدفع التفاعلات الأنودية والكاثودية المقترنة التآكل التلقائي للمعادن؟
- كيف يتم ترسيب المعدن بطريقة محكمة عن طريق تمرير التيار عبر إلكتروليت؟
- كيف تبطئ الأغشية الخاملة والطلاءات التآكل أو تمنعه؟
- ما هي العوامل الديناميكية الحرارية والحركية التي تحدد ما إذا كان المعدن يتآكل أم يظل محمياً؟
Key theories
- نظرية الجهد المختلط للتآكل
- يتخذ المعدن المتآكل بحرية جهد تآكل تتساوى فيه معدلات الذوبان الأنودي للمعدن والاختزال الكاثودي (للأكسجين أو البروتونات)؛ ويحدد تيار التآكل هذا معدل فقدان المعدن.
- التحكم الفاراداي للترسيب
- في الترسيب الكهربائي، تحكم قوانين فاراداي كمية المعدن المترسب، بينما تتحكم النواة والنمو والمواد المضافة في شكل الطلاء والتصاقه وجودته.
Clinical relevance
يتسبب التآكل في خسائر اقتصادية وسلامة هائلة في البنية التحتية والنقل والصناعة، بينما يتيح الترسيب الكهربائي طلاءات واقية وزخرفية، ووصلات إلكترونية، واستخلاص المعادن كهربائياً؛ ويعد التحكم في هذه العمليات أمراً محورياً في هندسة المواد واستخدام الموارد.
History
قننت قوانين فاراداي للتحليل الكهربائي (1830s) الترسيب والذوبان؛ وأسس إيفانز التآكل كعملية كهروكيميائية في أوائل القرن العشرين، ورسمت مخططات بوربيه للجهد-الأس الهيدروجيني (1940s–1960s) خرائط لمجالات الاستقرار الديناميكي الحراري للمعادن.
Key figures
- Marcel Pourbaix
- Ulick R. Evans
- Michael Faraday
Related topics
Seminal works
- jones1996
- paunovic2006
- bard2001
Frequently asked questions
- هل التآكل هو مجرد صدأ؟
- الصدأ هو تآكل محدد للحديد والصلب؛ أما التآكل بشكل أوسع فهو التدهور الكهروكيميائي لأي معدن من خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال المقترنة مع بيئته.
- كيف يكون الترسيب الكهربائي عكس التآكل؟
- التآكل هو الذوبان الأنودي التلقائي للمعدن إلى أيونات، بينما يستخدم الترسيب الكهربائي تياراً مطبقاً لاختزال أيونات المعدن مرة أخرى على السطح؛ وكلاهما يخضع لنفس تفاعلات الأقطاب الكهربائية وقوانين فاراداي.