Izvorni kod stranice Elektrokemijska korozija

[[datoteka:Galvanic corrosion of aluminum and steel in seawater.jpg|mini|300px|desno|Elektrokemijska korozija [[aluminij]]a koji je u dodiru s [[čelik]]om, a dogodilo se u dvije godine.<ref>[http://www.corrosionclinic.com/types_of_corrosion/galvanic_corrosion.htm Galvanic Corrosion]. Corrosionclinic.com. Retrieved on 2012-07-15.</ref>]]

[[datoteka:Rust_and_dirt.jpg|mini|300px|desno| U vodenim [[elektrolit]]ima najčešći su [[oksidans]]i otopljeni [[kisik]] i [[vodik]]ovi kationi. Na te primarne reakcije na [[elektroda]]ma korozijskoga članka obično se nadovezuju sekundarne reakcije, koje često daju čvrste produkte, među kojima je najpoznatija hrđa, smjesa hidratiranih [[Željezovi oksidi|željeznih oksida]].]]

[[datoteka:Rust Bolt.JPG|mini|300px|desno|Elektrokemijska korozija [[metal]]a.]]

[[datoteka:Corrosão de ferro por sacrifício em contacto com cobre.jpg|mini|300px|desno| Elektrokemijska korozija [[željezo|željeznog]] [[vijak|vijka]] koji je obavijen [[Bakar (element)|bakrenom]] [[žica|žicom]], kojim se prikazuje katodna zaštita bakra.]]

'''Elektrokemijska korozija''' ili '''galvanska korozija''' je vrsta [[korozija|korozije]] koja se zbiva u [[elektrolit]]ima. Elektrokemijsku koroziju uzrokuje djelovanje korozijskih [[Galvanski elementi|galvanskih članaka]] nastalih na površini [[metal]]a izloženoj elektrolitu. Neplemenitiji dijelovi površine pritom su [[anoda|anode]], na kojima se metal troši [[ionizacija|ionizacijom]], [[Otopine|otapanje]]m u elektrolitu uz istodobno oslobađanje viška [[elektron]]a ([[elektrolitska disocijacija]]), koji kroz metal putuju prema plemenitijim dijelovima površine, [[katoda]]ma, gdje se vežu s [[oksidans]]ima (takozvanim depolarizatorima) iz okoline (elektrokemijska redukcija). U vodenim elektrolitima najčešći su oksidansi otopljeni [[kisik]] i [[vodik]]ovi [[kation]]i. Na te primarne reakcije na elektrodama korozijskoga članka obično se nadovezuju sekundarne reakcije, koje često daju čvrste produkte, među kojima je najpoznatija hrđa, smjesa [[Hidratacija|hidratiranih]] [[Željezovi oksidi|željeznih oksida]]. Neki čvrsti produkti (na primjer patina na [[Bakar (element)|bakru]] i njegovim [[slitina]]ma), za razliku od hrđe, koče koroziju. <ref> '''korozija''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=33255] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.</ref>

Elektrokemijska korozija je [[redoks]] proces u kojemu nastaje [[oksidacija]] metala (koji daje elektrone) u slobodni metalni [[ion]], te redukcija nekog depolizatora (koji prima elektrone). Elektrokemijska korozija nastaje u prirodnoj i tehničkoj [[voda|vodi]], u vodenim [[otopina]]ma [[kiselina]], lužina ([[Baze (kemija)|baza]]), [[soli]] i drugih tvari, u tlu, u sokovima biološkog podrijekla, u talinama soli i [[Hidroksidi|hidroksida]], te u atmosferi. [[Atmosfera]], doduše, nije elektrolit, ali se atmosferska korozija odvija u vodenom [[kondenzacija|kondenzatu]] koji zbog [[Vlažnost zraka|vlažnosti zraka]] nastaje na metalnoj površini i ima svojstva elektrolita. <ref> "Tehnička enciklopedija" ('''Korozija metala'''), glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.</ref>

== Teorija elektrokemijske korozije ==
Elektrokemijska korozija je [[redoks]] reakcija u kojemu sudjeluje metal izložen elektrolitu kao davalac elektrona i neka tvar (ili grupa tvari) kao primalac elektrona (takozvani depolarizator). Proces se sastoji od paralelnih međusobnih reakcija oksidacije i redukcije. Metalni [[atom]] (zapravo metalni [[kation]] kojemu je [[Električni naboj|naboj]] nadoknađen slobodnim elektronima u [[kristalna rešetka|kristalnoj rešetki]]) oksidira se u slobodni kation u elektrolitu, pri čemu u metalu nastaje višak slobodnih elektrona. Depolarizator se reducira vezanjem tog viška elektrona. Depolarizator može biti [[kation]] ili [[anion]] otopljen u elektrolitu, [[molekula]] prisutne čvrste tvari (na primjer korozijskog produkta) ili tvari otopljene u elektrolitu, odnosno nekoliko kationa, aniona ili molekula. Proces elektrokemijske korozije sastoji se, dakle, od ionizacije metala i depolarizacije (redukcije depolarizatora), pa se može prikazati:
:Me → Me<sup>z+</sup> + z e<sub>0</sub>   ([[ionizacija]] metala)
:z e<sub>0</sub> + Dep → Dep<sup>z-</sup>  (depolarizacija)
__________________________________
:Me + Dep → Me<sup>z+</sup> + Dep<sup>z-</sup>  (ukupni proces)

Za ravnotežne potencijale elektrokemijskih procesa vrijedi [[Walther Hermann Nernst|Nerstova]] jednakost:

:<math> E_\text{r} = E^{\ominus}_\text{r} - \frac{RT}{zF} \ln Q_r </math>
gdje je:
*''E''<sub>r</sub>  - ravnotežni [[elektrodni potencijal]] ([[elektromotorna sila]]) na nekoj [[temperatura|temperaturi]];
*''E''<sup><s>o</s></sup><sub>r</sub> - [[standardni elektrodni potencijal]];
*''R'' - univerzalna [[plinska konstanta]]: ''R'' = 8,314&thinsp;472(15) J&thinsp;K<sup>&minus;1</sup>&thinsp;mol<sup>&minus;1</sup>
*''T'' - [[apsolutna temperatura]];
*''F'' - Faradayeva konstanta: ''F'' = 9,648&thinsp;533&thinsp;99(24)×10<sup>4</sup> C&thinsp;mol<sup>&minus;1</sup>
*''z'' - broj [[elektron]]a koji sudjeluje u procesu;
*''Q''<sub>r</sub> - produkti potencija aktiviteta (koncentracija) [[oksidans]]a, odnosno [[reducens]]a u elektrodnom procesu.
Ravnotežni elektrodni potencijal nekog procesa ionizacije metala ovisi dakle o standardnom elektrodnom potencijalu, o temperaturi i o aktivitetu (koncentraciji) metalnih iona. Što je ravnotežni potencijal ionizacije viši, to jest što je pozitivniji (ili manje negativan), to je metal plemenitiji, to jest manje ionizaciji (elektrokemijskoj koroziji). Metali s nižim standardnim potencijalom (na primjer [[magnezij]], [[aluminij]], [[cink]], [[željezo]]) imaju obično i niži ravnotežni potencijal ionizacije, pa prema tome i veći afinitet za koroziju od metala s višim standardnim elektrodnim potencijalom (na primjer bakar, [[srebro]], [[platina]], [[zlato]]). 

=== Standardni elektrodni potencijal ===
{{Glavni|Standardni elektrodni potencijal}}

'''Standardni elektrodni potencijal''' (E°) određen je mjerenjem relativnih [[elektrodni potencijal|elektrodnih potencijala]] uz standardne uvjete (aktivitet 1, [[tlak]] 101 325 Pa i [[temperatura]] 25 °C) prema [[Standardna vodikova elektroda|standardnoj vodikovoj elektrodi]]. [[Elektrodni potencijal]] je [[električni potencijal]] [[Galvanski elementi|elektrokemijske ćelije]] u kojoj je ispitivana [[elektroda]] spojena kao [[katoda]], a [[standardna vodikova elektroda]] (E = 0,000 [[volt|V]]) kao [[anoda]]. Na katodi se uvijek događa [[Redoks|redukcija]] a na anodi [[oksidacija]]. Elektrodni potencijal je po definiciji redukcijski potencijal. Prema [[IUPAC]]-ovu dogovoru, izraz elektrodni potencijal namijenjen je isključivo za polureakcije napisane kao redukcije. Predznak elektrodnog potencijala određen je predznakom dotičnog polučlanka spojenog sa standardnom vodikovom elektrodom. Pozitivni predznak upućuje na to da je reakcija spontana u odnosu na standardnu vodikovu elektrodu, to jest da se polučlanak spontano ponaša kao katoda. <ref> '''Elektrodni potencijal''', [http://glossary.periodni.com/glosar.php?hr=elektrodni+potencijal] "Englesko-hrvatski kemijski rječnik & glosar",Eni Generalić, KTF-Split, www.glossary.periodni.com, 2015. </ref>

Popis standardnih elektrodnih potencijala nekih metala i elemenata (objašnjenje: (''s'') - [[krutina]]; (''l'') - [[tekućina]]; (''g'') - plin; (''aq'') - razvodnjen; (''Hg'') - [[Amalgam (kemija)|amalgam]]):

{| cellpadding="10" class="wikitable sortable"
|-
!colspan="3" class="unsortable"| Polureakcije (redukcije)
! rowspan="2" | ''E°'' (V)
|-
! [[Oksidans]]
! class="unsortable" | ⇆
! [[Reducens]]
|-
|-style="display:none"
|& ||-9
|-style="display:none"
|Zz||9
|-class="Unicode"
|-
| [[Magnezij|Mg]]<sup>2+</sup> + 2 e<sup>-</sup>
|⇆
| Mg(''s'')
| -2,372 
|-
| [[Aluminij|Al]]<sup>3+</sup> + 3 e<sup>-</sup>
|⇆
| Al(''s'')
| -1,662 
|-
| [[Titanij|Ti]]<sup>2+</sup> + 2 e<sup>-</sup> 
|⇆
| Ti(''s'')
| -1,63 
|-
| '''2 [[voda|H<sub>2</sub>O]] + 2 e<sup>-</sup> 
|⇆
| H<sub>2</sub>(''g'') + 2 OH<sup>-</sup>'''
| -0,8277 
|-
| [[Cink|Zn]]<sup>2+</sup> + 2 e<sup>-</sup> 
|⇆
| Zn(''s'')
| -0,7618 
|-
| [[Krom|Cr]]<sup>3+</sup> + 3 e<sup>-</sup> 
|⇆
| Cr(''s'')
| -0,74 
|-
| [[Željezo|Fe]]<sup>2+</sup> + 2 e<sup>-</sup> 
|⇆
| Fe(''s'')
| -0,44 
|-
| [[Kadmij |Cd]]<sup>2+</sup> + 2 e<sup>-</sup>
|⇆
| Cd(''s'')
| -0,40 
|-
| [[Nikal|Ni]]<sup>2+</sup> + 2 e<sup>-</sup>
|⇆
| Ni(''s'')
| -0,25 
|-
| Sn<sup>2+</sup> + 2 e<sup>-</sup> 
|⇆
| Sn(''s'')
| -0,13 
|-
| [[Olovo (element)|Pb]]<sup>2+</sup> + 2 e<sup>-</sup> 
|⇆
| Pb(''s'')
| -0,126
|-
| Fe<sup>3+</sup> + 3 e<sup>-</sup>
|⇆
| Fe(''s'')
| -0,04 
|-
|- style="background-color:#d0d0FF; font-weight: bold"
| 2 H<sup>+</sup> + 2 e<sup>-</sup> 
|⇆
| H<sub>2</sub>(''g'')
|   0,0000 
|-
| Cu<sup>2+</sup> + 2 e<sup>-</sup> 
|⇆
| Cu(''s'')
| +0,337 
|-
| O<sub>2</sub>(''g'') + 2 H<sub>2</sub>O + 4 e<sup>-</sup> 
|⇆
| 4 OH<sup>-</sup>(''aq'')
| +0,401 
|-
| Cu<sup>+</sup> + e<sup>-</sup> 
|⇆
| Cu(''s'')
| +0,520 
|-
| [[Ugljikov(II) oksid|CO]](''g'') + 2 H<sup>+</sup> + 2 e<sup>-</sup> 
|⇆
| C(''s'') + H<sub>2</sub>O
| +0,52 
|-
| [AuI<sub>4</sub>]<sup>−</sup> + 3 e<sup>-</sup> 
|⇆
| Au(''s'') + 4 I<sup>−</sup>
| +0,56 
|-
| [[Srebro|Ag]]<sup>+</sup> + e<sup>-</sup> 
|⇆
| Ag(''s'')
| +0,7996 
|-
| [[Živa|Hg]]<sub>2</sub><sup>2+</sup> + 2 e<sup>-</sup> 
|⇆
| 2 Hg(''l'')
| +0,80 
|-
| Hg<sup>2+</sup> + 2 e<sup>-</sup> 
|⇆
| Hg(''l'')
| +0.85 
|-
| [[Platina|Pt<sup>2+</sup>]] + 2 e<sup>-</sup> 
|⇆
| Pt(''s'')
| +1,188 
|-
| '''O<sub>2</sub>(''g'') + 4 H<sup>+</sup> + 4 e<sup>-</sup> 
|⇆
| 2 H<sub>2</sub>O'''
| +1,229 
|-
| Au<sup>3+</sup> + 3 e<sup>-</sup>
|⇆
| Au(''s'')
| +1,52 
|-
| Au<sup>+</sup> + e<sup>-</sup>  
|⇆
| Au(''s'')
| +1,83 
|-
| [[Fluor|F]]<sub>2</sub>(''g'') + 2 e<sup>-</sup> 
|⇆
| 2 F<sup>−</sup>
| +2,87 
|-
|}

=== Depolarizacija ===
Depolarizacijski procesi pri elektrokemijskoj koroziji mogu biti različiti. U praksi su najvažniji procesi [[vodik]]ova depolarizacija, to jest redukcija vodikovih (zapravo H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>) iona u vodenim otopinama, odnosno [[kisik]]ova depolarizacija, to jest redukcija u vodi otopljenog kisika. 

=== Elektrokemijska korozija željeza ===
[[datoteka:Rust screw.jpg|mini|desno|300px|[[Oksidi]], kao što je [[željezov(III) oksid]] ili hrđa, koja se sastoji od hidratiranog željezovog(III) oksida Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> · n H<sub>2</sub>O i željezov(III) oksid-hidroksida (FeO(OH), Fe(OH)<sub>3</sub>), stvaraju se gdje [[kisik]] i [[voda]] kemijski reagiraju s ostalim elementima.]]
Elektrokemijsku koroziju uzrokuje djelovanje korozijskih galvanskih članaka nastalih na površini metala izloženoj elektrolitu. Neplemenitiji dijelovi površine pritom su anode, na kojima se metal troši [[ionizacija|ionizacijom]], otapanjem u elektrolitu uz istodobno oslobađanje viška elektrona (elektrokemijska oksidacija), koji kroz metal putuju prema plemenitijim dijelovima površine, [[katoda]]ma, gdje se vežu s [[oksidans]]ima (takozvanim  depolarizatorima) iz okoline (elektrokemijska redukcija). U vodenim elektrolitima najčešći su oksidansi otopljeni kisik i vodikovi kationi. Na te primarne reakcije na elektrodama korozijskoga članka obično se nadovezuju sekundarne reakcije, koje često daju čvrste produkte, među kojima je najpoznatija hrđa, smjesa hidratiranih [[Željezovi oksidi|željeznih oksida]]. Neki čvrsti produkti (na primjer patina na bakru i njegovim slitinama), za razliku od hrđe, koče koroziju. 

Ključna reakcija kod elektrokemijske korozije je redukcija kisika:
:O<sub>2</sub> + 4 e<sup>-</sup> + 2 H<sub>2</sub>O → 4 (OH)<sup>-</sup>
Zbog toga što se stvaraju [[hidroksil]]ni anioni, na ovaj proces snažno utječe prisustvo [[kiselina]]. U stvari, korozija većine metala je znatno ubrzana tamo gdje je nizak [[pH]]. Elektrone za gornju reakciju dobivamo oksidacijom [[željezo|željeza]]:
:Fe → Fe<sup>2+</sup> + 2 e<sup>-</sup> 

Slijedeća redoks reakcija se javlja u prisustvu vode i presudna je za stvaranje hrđe:
:4 Fe<sup>2+</sup> + O<sub>2</sub> → 4 Fe<sup>3+</sup> + 2 O<sup>2−</sup>

Uz to, javljaju se u međuvremenu kemijske reakcije [[kiselina]] i [[Baze (kemija)|baza]], koji doprinose stvaranju hrđe:

: Fe<sup>2+</sup> + 2 H<sub>2</sub>O ⇌ Fe(OH)<sub>2</sub> + 2 H<sup>+</sup>
: Fe<sup>3+</sup> + 3 H<sub>2</sub>O ⇌ Fe(OH)<sub>3</sub> + 3 H<sup>+</sup>

i slijedeće ravnotežne reakcije:
:Fe(OH)<sub>2</sub> ⇌ FeO + H<sub>2</sub>O
:Fe(OH)<sub>3</sub> ⇌ FeO(OH) + H<sub>2</sub>O
:2 FeO(OH) ⇌ Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O

To znači, za stvaranje korozije presudno je prisustvo kisika i vode.

== Korozijski članci ==
Elektrokemijska korozija može isto tako teći da se ionizacija i depolarizacija zbivaju na istom mjestu metalne površine. To se, međutim, rijetko događa u praksi (na primjer na određenoj [[kristal]]noj plohi čistog metala ili na [[Amalgam (kemija)|amalgamima]] čistih metala). Redovno su pojedini dijelovi metalne površine u elektrolitu, zbog neravnomjernosti unutrašnjih ili vanjskih korozijskih čimbenika, [[elektrokemija|elektrokemijski]] toliko različiti da su neki od njih pogodniji za odvijanje ionizacije metala, a drugi za odvijanje depolarizacije. Zbog toga se obično procesi ionizacije metala i depolarizacije, više manje potpuno, lokalno razdvajaju na metalnoj površini. Za dijelove metalne površine na kojima se metal ionizira vrijedi tada ravnotežni potencijal te ionizacije. Taj je potencijal niži od ravnotežnog potencijala depolarizacije, što vrijedi za dijelove metalne površine na kojima se odvija depolarizacija. Metal se, dakle, ionizira na anodnim deijelovima površine, a depolarizacija teče na katodnim dijelovima. Proces korozije analogan je, prema tode, procesu u [[Galvanski elementi|galvanskom članku]] koji je kratko spojen. Posebno promatran takav galvanski članak (to jest kratko spojen par anoda - katoda), koji djeluje pri elektrokemijskoj koroziji, zove se '''korozijski članak'''. 

Ako su u elektrolitu u dodiru dva metala s nejednakim ravnotežnim potencijalima ionizacije, nastaje korozijski članak u kojemu je neplemenitiji metal anoda. To se zbiva pri dodiru dvaju elemenata od različitih metala, odnosno uz poru, pukotinu ili oštećenje [[Vodljivost|električki vodljive]] prevlake na metalu. Zato će, na primjer, čelični lim ubrzano korodirati u morskoj vodi uz bakrenu [[zakovica|zakovicu]]. Na pori niklene [[Prevlaka (tehnologija)|prevlake]] na čeliku u elektrolitu će se pojaviti točkasta korozija, a na [[cink]]ovoj prevlaci na čeliku pora će se širiti korozijom cinka. Točkasta će se korozija na čeliku u elektrolitu pojaviti i na mjestu oštećenja okujine, koja doduše nije metal, ali ima metalnu vodljivost i plemenitija je od [[čelik]]a. Pri koroziji [[Ugljični čelik|niskougljičnog čelika]] u elektrolitima korodira obično [[ferit]]na anoda, a na katodi od [[cementit]]a (Fe<sub>3</sub>C) odvija se depolarizacija. Na [[sivi lijev|sivom lijevu]] u prirodnim vodama i tlu nastaje grafitizacija, to jest fazno selektivna korozija koja uništava ferit kao anodu, pa zaostaje spužvasti [[grafit]] pomiješan s hrđom. I različite vodljive uključine u metalu mogu djelovati kao katode ili anode korozijskih članaka. Interkristalnu koroziju u elektrolitima često uzrokuju izlučevine neke faze uzduž granica zrna.

==Izvor==
{{izvori}}


[[Kategorija:Kemija]]