בסיס מדעי לניסוי:
שיתוך (קורוזיה) הוא תוצאה של פעילות אלקטרוכימית – בעיקר של מתכות וסגסוגות – כתוצאה מתגובה עם חומרים מהסביבה.
בעקבות תהליכים אלו מאבדים המתכות והסגסוגות, עם הזמן את התכונות הייחודיות שאפשרו לייעד אותם לשימושים ספציפיים. קירות פלדה מאבדים מחוזקם, משטחים שקופים הופכים לאטומים ומגעים חשמליים הופכים למבודדים.
השיתוך הוא תהליך חמצון של מתכות המתרחש בשטח הפנים שלהן, ושבעקבותיו הן הופכות לתרכובת כדוגמת: MO (תחמוצות), MCO3 (פחמות- קרבונטים), MS (סולפידים).
קורוזיה מתרחשת בטמפרטורת החדר בהשתתפות חמצן ומים, זיהומים באוויר (SOx, NOx, CO2, NH3, H2S ואבק), סביבה חומצית ומגע עם מתכות שונות. קורוזיה תלויה במספר גורמים: סוג המתכת או הסגסוגת, טיפול בפני השטח של המתכת, אופי התמיסה וריכוזה, טמפרטורה, תנאי איוורור ותנאי הזרימה של הנוזלים.
התעשייה מושפעת בצורה משמעותית מתופעת הקורוזיה. כיום מועסקים הרבה מאוד מומחים בארץ ובעולם בתחומים הקשורים לקורוזיה, כגון: מניעת קורוזיה, בקרה וגילוי "מוקדם" של הקורוזיה, טיפול בקורוזיה וכו'. למרות שבשנים האחרונות חלה התקדמות גדולה בכל הקשור לקורוזיה, עדיין מתרחשים כשלים ותקלות בכל ענפי התעשייה כמו גם בתחומי חיים רבים.
בניסוי "מסמרים בכתום" ישנן שתי מבחנות בהן מסמר ברזל נמצא בתמיסה חומצית. במבחנות אלו, לא ניתן לצפות בהצטברות חלודה על המסמר בתוך התמיסה מכיוון שהברזל החמצני מגיב עם יוני ההידרונים, בתגובת חומצה בסיס. נוסף על כך המתכת ברזל מגיבה עם יוני ההידרוניום תוך שחרור גז מימן. החלודה הנוצרת נצפית רק על חלק המסמר שמחוץ לתמיסה.
ניתן להבחין בין קורוזיה יבשה – חמצון ישיר של מתכות בתגובה עם חמצן, ובין קורוזיה אלקטרוליטית- תהליך חמצון שמתרחש בסביבה רטובה.
הברזל נמצא בטבע בדרך כלל בצורת תחמוצת. כדי לקבל את המתכת הטהורה או להכין ממנה סגסוגות, יש להשקיע אנרגיה. (עם קבוצות מתאימות של תלמידים ניתן לחשב את שינוי האנרגיה החופשית בתהליך קבלת הברזל מ- Fe2O3(s)). קורוזיה של ברזל גורמת להיווצרות מחודשת של התחמוצת Fe2O3(s).
ניתן למיין את המתכות העוברות קורוזיה לשתי קבוצות:
- מתכות אשר עקב קורוזיה נוצרת עליהן שכבת תרכובת, שהמבנה הגבישי שלה מתאים למבנה הגבישי של המתכת. שכבה זו נקשרת היטב אל שטח הפנים של המתכת ומהווה לה הגנה מפני קורוזיה נוספת. על קבוצה זו נמנים כרום, ניקל,אלומיניום וטיטניום.
- מתכות אשר עקב קורוזיה נוצרות עליהן תרכובות בעלות מבנה גבישי שונה לחלוטין מזו של המתכת. מבנה גבישי שונה זה גורם לתרכובת להתפורר מעל המתכת, כך ששטח הפנים של המתכת נגלה שוב וחשוף לקורוזיה נוספת. הנציג הבולט של קבוצה זו הוא הברזל.
מתכונים להכנת מי ים תיכון ומי ים המלח – קובץ להורדה
