அரிமானம்

அரிமானம்

இரும்பு துருப்பிடித்தல் பற்றி நாம் நன்றாக அறிவோம். காப்பர் மற்றும் பித்தளை பாத்திரங்களின் மீது பச்சை நிற படலம் உருவாவதை நீங்கள் கவனித்ததுண்டா? இவ்விரண்டிலும், ஈரப்பதத்தின் முன்னிலையில், ஆக்ஸிஜனால் உலோகங்கள் ஆக்ஸிஜனேற்றம் செய்யப்படுகின்றன. இந்த ஆக்ஸிஜனேற்ற ஒடுக்க செயல்முறைகளால் உலோகங்கள் சீர்குலையும் நிகழ்வானது அரிமானம் என்றழைக்கப்படுகிறது. இரும்பு அரிக்கப்படுவதால் கட்டிடங்கள், பாலங்கள் போன்றவை சேதமடைகின்றன, எனவே, துருப்பிடித்தல் நிகழ்விலுள்ள வேதியியல் மற்றும் அதனை எவ்வாறு தடுப்பது என்பதை அறிந்து கொள்ளுதல் ஆகியன மிக முக்கியமானவைகளாகும். இரும்பு துருப்பிடித்தல் என்பது ஒரு மின்வேதிச் செயல்முறையாகும்.

அரித்தலின் மின்வேதி வழிமுறை:

துருப்பிடித்தலுக்கு ஆக்ஸிஜனும் நீரும் அவசியம். இது ஒரு மின்வேதி ஆக்ஸிஜனேற்ற ஒடுக்க செயல்முறை என்பதால், இரும்பின் வெவ்வேறு புறப்பரப்புகளில் நேர்மின்முனை மற்றும் எதிர்மின்முனை தேவைப்படுகிறது. இரும்பின் புறப்பரப்பு மற்றும் நீர்த்துளி ஆகியன படம் (9.14)ல் காட்டியுள்ளவாறு ஒரு நுண்ணிய கால்வானிக் மின்கலத்தை உருவாக்குகின்றன. நீரினால் சூழப்பட்ட பகுதியானது குறைந்தளவு ஆக்ஸிஜனுக்கு வெளிக்காட்டப்படுவதால் நேர்மின்முனையாக செயல்படுகிறது. மீதமுள்ள பகுதிகள் அதிகளவு ஆக்ஸிஜனை கொண்டுருப்பதால் எதிர்மின்முனைகளாக செயல்படுகின்றன. ஆதலால், ஆக்ஸிஜனின் அளவைப் பொருத்து ஒரு மின்வேதிக்கலன் உருவாக்கப்படுகிறது. நேர்மின்முனையில், அதாவது நீரினால் சூழப்பட்டுள்ள பகுதியில் கீழே விளக்கியுள்ளவாறு அரித்தல் நிகழ்கிறது.

நேர்மின்முனை (ஆக்ஸிஜனேற்றம்) நேர்மின்முனைப் பகுதியில் இரும்பு கரைகிறது.

2Fe(s) → 2Fe2+(aq) + 4e-               E° = 0.44V.

இந்த எலக்ட்ரான்கள் நேர்மின்முனைப் பகுதியிலிருந்து எதிர்மின்முனைப் பகுதிக்கு உலோகத்தின் வழியே நகருகின்றன. இங்கு நீரில் கரைந்துள்ள ஆக்ஸிஜன் நீராக ஒடுக்கப்படுகிறது. 

எதிர்மின்முனை (ஒடுக்கம்)

வளிமண்டல கார்பன் டை ஆக்சைடானது நீருடன் வினைப்பட்டு கார்பானிக் அமிலத்தை தருகிறது. இந்த அமிலமானது, ஒடுக்கத்திற்கு தேவையான H+ அயனிகளை வழங்குகிறது. 

O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e- → 2H2O (l )                        E° = 1.23V

நீர்த்துளியின் வழியே அயனிகள் நகர்வதால் மின்சுற்று முழுமையடைகிறது. 

ஒட்டுமொத்த ஆக்ஸிஜனேற்ற ஒடுக்க வினைகள், 

2Fe(s) + O2(g) + 4H+ (aq) → 2Fe2+ (aq) + 2H2O(l )           E = 0.444 +1.23 = 1.67V

வினை தன்னிச்சையாக நிகழ்கிறது என்பதை நேர்குறி emf மதிப்பு காட்டுகிறது.

Fe2+ அயனிகள் மேலும் ஆக்சிஜனேற்றமடைந்து Fe+ அயனிகளாக மாறுகின்றன, இவை மேலும் ஆக்ஸிஜனுடன் வினைப்பட்டு துரு (rust) உருவாகிறது.

4Fe2+ (aq)+O2(g)+4H+ (aq) → 4Fe3+ (aq)+2H2O(l)

2Fe3+ (aq)+4H2O(I) → Fe2O3.H2O(s) + 6H+(aq) 

அலுமினியம், காப்பர் போன்ற பிற உலோகங்களும், சில்வரும் அரித்தலுக்கு உட்படுகின்றன. ஆனால் இவை இரும்பை விட குறைவான வேகத்தில் அரிக்கப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, அலுமினியத்தின் ஆக்ஸிஜனேற்றத்தை கருதுவோம்.

Al(s) → Al3+ (aq)+3e-

Al3+ அயனிகள் காற்றிலுள்ள ஆக்ஸிஜனுடன் வினைப்பட்டு Al2O3 எனும் பாதுகாப்பு அடுக்கை உருவாக்குகின்றன, இந்த அடுக்கானது உள்பரப்பை பாதுகாக்கக்கூடிய பாதுகாப்பு உறையாக செயல்படுகிறது, எனவே தொடர்ந்து அரித்தல் நிகழ்வது தடுக்கப்படுகிறது.

உலோகங்களை அரித்தலிலிருந்து பாதுகாத்தல்

இது பின்வரும் முறைகளில் சாத்தியமாகிறது. 

i. உலோக பரப்புகளின் மீது வர்ணம் பூசுதல். 

ii. துத்தநாக முலாம் பூசுதல்: ஜிங்க் போன்ற மற்ற உலோகங்களைக் கொண்டு முலாம் பூசுதல். ஜிங்க் உலோகமானது இரும்பை விட வலிமைமிகுந்த ஒடுக்கியாகும், அதாவது, இரும்பிற்கு பதிலாக ஜிங்க் ஆக்ஸிஜனேற்றமடைகிறது.

iii. எதிர்முனைப் பாதுகாப்பு : மின்முலாம் பூசுதலைப் போலல்லாமல், இந்த தொழிற்நுட்ப உத்தியில் பாதுகாக்கப்படவேண்டிய உலோகம் முழுவதும் பாதுகாப்பு உலோகத்தை பூசவேண்டிய அவசியமில்லை .மாறாக, Mg அல்லது ஜிங்க் போன்ற இரும்பைவிட எளிதில் அரிமானமடையும் உலோகங்களை தன்னிழப்பு நேர்மின்முனையாக (sacrificial anode) பயன்படுத்த முடியும். இரும்பு எதிர்மின்முனையாக செயலாற்றுகிறது. எனவே இரும்பு பாதுகாக்கப்படுகிறது. ஆனால் Mg அல்லது Zn அரித்தலுக்கு உள்ளாகின்றன.

செயலறுத்தல் (Passivation): 

உலோகமானது, அடர் HNO3 போன்ற வலிமைமிகு ஆக்ஸிஜனேற்ற காரணிகளுடன் வினைபுரிய அனுமதிக்கப்படுகின்றன. இதனால், உலோக புறப்பரப்பின்மீது ஒரு பாதுகாப்பு அடுக்கு உருவாக்கப்படுகிறது. 

உலோக கலவை உருவாக்கம் 

மற்ற அதிக நேர்மின் தன்மை கொண்ட உலோகங்களுடன் சேர்ந்து உலோக கலவைகளை உருவாக்குவதன் மூலம் இரும்பின் ஆக்ஸினேற்றமடையும் திறனை குறைக்க முடியும். எடுத்துக்காட்டு, துருப்பிடிக்கா எஃகு - Fe மற்றும் Cr சேர்ந்த உலோக கலவை.