Hvað gerist við tæringu málma í sýru og hvar er hægt að fá upplýsingar um staðalspennu málma?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvað gerist við tæringu málma í sýru og hvar er hægt að fá upplýsingar um staðalspennu málma?
Hér er einnig svarað spurningunni:

Getið þið sagt mér eitthvað um bruna og leysni málma í brennisteinssýru?

Í svarinu Hvað er spennuröð málma og hvernig tengist hún tæringu? er rætt um galvaníska tæringu málma en hún getur orðið þegar tveir málmar í raflausn snertast (eða tengjast með rafleiðandi vír). Málmurinn sem tærist kallast anóða og leysist hann upp í jónir sínar og rafeindir (hann oxast). Hinn málmurinn kallast katóða og tekur við rafeindunum (hann afoxast). Katóðan og anóðan hafa báðar ákveðna staðalspennu (e. standard potential) sem ræðst af málmunum og umhverfi þeirra. Til þess að tæringin geti átt sér stað er nauðsynlegt að það sé spennumunur á málmunum, það er að segja mismunur á staðalspennum málmanna þegar annar oxast og hinn afoxast. Því meiri sem spennumunurinn er, þeim mun meiri líkur er á galvanískri tæringu. Þetta á reyndar við um tæringu málma almennt, það er málmur getur tærst ef mikill spennumunur er á honum og einhverri katóðu. Katóðan þarf ekki að vera málmur. Þegar málmur leysist upp í sýru er sýran katóðan og málmurinn anóðan. Hvarfið gerist vegna þess að nægilega mikill spennumunur er á katóðunni og anóðunni.

Í eftirfarandi töflu getur að líta staðalspennu nokkurra málma í vatnslausn og hálfhvörfin sem eiga sér stað við afoxun þeirra. Málmarnir með hæstu staðalspennuna eru neðstir og hafa þeir minnstu tilhneigingu til að tærast á meðan málmarnir efst í töflunni hafa mestu tilhneigingu til að tærast.

Tafla 1. Staðalspennan nokkurra málma í vatnslausn.

Málmur	Hálfhvörf málma	Staðalspenna (V)
litín	Li++ e- → Li(s)	-3,040
kalín	K+ + e- → K(s)	-2,936
barín	Ba2+ + 2e- → Ba(s)	-2,906
kalsín	Ca2++ 2e- → Ca(s)	-2,868
natrín	Na++ e- → Na(s)	-2,714
magnesín	Mg2++ 2e- → Mg(s)	-2,360
ál	Al3+ + 3e- → Al(s)	-1,677
títan	Ti2+ + 2e- → Ti(s)	-1,60
mangan	Mn2+ + 2e- → Mn(s)	-1,182
sink	Zn2+ + 2e- → Zn(s)	-0,762
króm (Cr3+)	Cr3+ + 3e- → Cr(s)	-0,74
járn (Fe2+)	Fe2++ 2e- → Fe(s)	-0.44
kóbalt	Co2++ 2e- → Co(s)	-0.282
nikkel	Ni2+ + 2e- → Ni(s)	-0,236
tin	Sn2++ 2e- → Sn(s)	-0,141
blý	Pb2++ 2e- → Pb(s)	-0,126
vetni	2H++2e- → H2(g)	0
kopar	Cu2++ 2e- → Cu(s)	0,339
silfur	Ag++ e- → Ag(s)	0,799
palladín	Pd2++ 2e- → Pd(s)	0,915
platína	Pt2++ 2e- → Pt(s)	1,18
gull	Au++ e- → Au(s)	1,69

Þrátt fyrir að vetni sé ekki málmur er það oft haft með í töflum yfir spennuröð málma því staðalspenna málmanna miðast við hálfhvarf vetnis, sem er þá skilgreint með staðalspennuna 0 V. Taflan segir okkur þá að málmar sem eru fyrir ofan vetnið geta hvarfast við sýrur og myndað vetnisgas. Í tilviki sinks (Zn) í saltsýru (HCl) myndu hálfhvörfin vera:

$$Zn_{(s)} \to Zn^{2+}+ 2e^{-}$$

$$2H^{+}+ 2e^{-} \to H_{2(g)} $$

Og heildarhvarfið yrði þá

$$Zn_{(s)}+ 2HCl \to H_{2(g)} +ZnCl_{2}$$

Spennumunurinn á sinki og sýrunni er 0,762 V (= 0,762 – 0) og því leysist sink upp í saltsýru. Sýra tærir ekki málma sem eru fyrir neðan vetni í töflunni því spennumunurinn er alltaf neikvæð tala.

Hins vegar getur svokallað kóngavatn (lat. aqua regia), sem er blanda saltpéturssýru (HNO₃) og saltsýru (HCl), leyst upp gull og platínu. Efnahvörfin sem eiga sér stað þar eru mun flóknari en einföld sýruhvörf og verða ekki rædd hér.

Heimildir:

• Corrosion Basics. (Sótt 12.2.2023).
• Rannsóknastofnun byggingariðnaðarins. Almennt um tæringu - fræðilegar forsendur. (Sótt 12.2.2023).
• Corrosion Theory. Corrosion Doctors. (Sótt 12.2.2023).
• Standard Reduction Potentials. (Sótt 12.2.2023).
• Standard Reduction Potential. LibreTexts Chemistry. (Sótt 12.2.2023).
• Aqua regia. Wikipedia. (Sótt 12.2.2023).

...