التآكل الكهروكيميائي للفلزات (Fe–Cu، Fe–Zn، Fe–Sn) – الحماية بالأنود المضحي
الكيمياءالكيمياء الكهربائية17–18 سنةمختبر افتراضي
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيليُوضع قضيب حديد ملامسًا لفلز آخر في محلول NaCl أو ماء مقطر أو حمض مخفف أو هواء جاف: يصبح الفلز ذو جهد القطب الأقل أنودًا ويتآكل، وتنتقل الإلكترونات إلى الكاثود حيث يُختزل O₂ (أو H⁺)، ويتراكم الصدأ. يحتفظ منحنى الكتلة المتآكلة مع الزمن بالتجربة السابقة للمقارنة: توصيل Zn يحمي Fe (يذوب Zn بدلًا منه)، وتوصيل Cu يسرّع تآكل Fe، ويزيد المحلول الإلكتروليتي القوي مع O₂ الذائب سرعة التآكل.
الدرس: تآكل الفلزات – التآكل الكهروكيميائي وطرق الحماية من التآكل
ماذا تعرض
يحدث التآكل الكهروكيميائي عندما يتلامس فلزان مختلفان في محلول إلكتروليتي فيكوّنان خلية جلفانية. يصبح الفلز ذو جهد القطب القياسي الأقل أنودًا ويذوب، بينما يُختزل الأكسجين الذائب أو أيونات H⁺ عند الكاثود. وفي حالة الحديد تتحول أيونات Fe²⁺ المتكوّنة إلى أكسيد الحديد (III) المائي، أي الصدأ. ويفسر النموذج نفسه الحماية بالأنود المضحي من الخارصين في الفولاذ المجلفن وهياكل السفن، ولماذا يصدأ الصفيح المخدوش أسرع من الحديد العاري، ولماذا يسرّع ماء البحر والأكسجين التآكل بينما يكاد الهواء الجاف يوقفه.
طريقة الاستخدام
ابدأ بزر «Fe وحده» في «NaCl» واترك منحنى الكتلة المتآكلة يرتفع. اضغط «إعادة الضبط (مع حفظ المنحنى)»، وغيّر المادة، وقارن المنحنى الجديد بالقديم: «Fe متصل بـ Cu» ثم «صفيح مخدوش» ثم «حديد مجلفن مخدوش». بعد ذلك ثبّت المادة وغيّر الوسط، أو اضغط زر «O₂: نعم» لإزالة الأكسجين الذائب. تبيّن لافتتا الأنود والكاثود أي الفلزين يفقد الإلكترونات.
المعاملات القابلة للتغيير
- المادة Fe وحده, Fe متصل بـ Cu, صفيح (Fe مطلي بـ Sn) مخدوش, حديد مجلفن (Fe مطلي بـ Zn) مخدوش / Zn أنود مضحٍّ
- الوسط محلول NaCl (ماء البحر), ماء مقطر, محلول HCl مخفف, هواء جاف
- وجود O₂ ذائب
- سرعة المحاكاة 0.5–3 ×
أسئلة للاستكشاف
- في الحديد المجلفن المخدوش، لماذا يتآكل الخارصين بدلًا من الحديد، بينما يسرّع القصدير تآكل الحديد المكشوف؟
- كيف تتغير سرعة تآكل الحديد في محلول NaCl عند غياب O₂ الذائب؟
- ما نصفا تفاعل الأنود والكاثود للحديد المتصل بالنحاس في ماء البحر؟
