संक्षारण और इसकी रोकथाम

संक्षारण एक प्राकृतिक प्रक्रिया है जिसमें धातुओं और मिश्रधातुओं का रासायनिक अभिक्रियाओं के कारण धीरे-धीरे विनाश या गिरावट होती है। यह एक महत्वपूर्ण मुद्दा है जो धातु संरचनाओं और घटकों की स्थायित्व और कार्यक्षमता को प्रभावित करता है। विद्युत रसायन विज्ञान में, संक्षारण को अक्सर धातु ऑक्सीकरण और अपचयन प्रक्रियाओं से जुड़ी एक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के रूप में देखा जाता है।

संक्षारण क्या है?

संक्षारण वह प्रक्रिया है जिसमें धातुएं ऑक्साइड, हाइड्रॉक्साइड या सल्फाइड जैसे अधिक स्थिर रूप में परिवर्तित हो जाती हैं। यह रासायनिक परिवर्तन धातु के भौतिक गुणों को नुकसान पहुंचाती है और गिरावट लाती है। संक्षारण का सामान्यतः अवलोकन किया जा सकता है जैसे लोहे में जब यह जंग बनता है। जंग लोहे और ऑक्सीजन की पानी या हवा की नमी की उपस्थिति में प्रतिक्रिया के कारण होता है, जिससे लोहे का ऑक्साइड बनता है।

जंग बनाने की सामान्य प्रतिक्रिया निम्नलिखित रूप से व्यक्त की जाती है:

4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3

संक्षारण का विद्युत रासायनिक स्वभाव

संक्षारण को विद्युत रासायनिक शब्दों में वर्णित किया जा सकता है, जिसमें यह दो अर्ध-प्रतिक्रियाओं को शामिल करता है: ऑक्सीकरण और अपचयन। ऑक्सीकरण अर्ध-प्रतिक्रिया में, धातु के परमाणु इलेक्ट्रॉनों को खोते हैं और धातु आयनों का निर्माण करते हैं। अपचयन अर्ध-प्रतिक्रिया में, ऑक्सीजन या हाइड्रोजन आयनों जैसी वस्तुएं उन इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करती हैं।

उदाहरण के लिए, जब लोहे में जंग आती है:

ऑक्सीकरण: Fe → Fe2+ + 2e-
अपचयन: O2 + 4e- + 2H2O → 4OH-

संक्षारण को प्रभावित करने वाले कारक

• नमी: जल की उपस्थिति संक्षारण प्रक्रिया को तेजी से बढ़ाती है क्योंकि यह आयनों के परिवहन को सुविधाजनक बनाती है।
• ऑक्सीजन: जंग के लिए ऑक्सीजन आवश्यक होती है क्योंकि यह अपचयन अर्ध-प्रतिक्रिया में एक इलेक्ट्रॉन ग्रहणकर्ता के रूप में कार्य करती है।
• पीएच: अम्लीय या क्षारीय स्थितियाँ विद्युत रासायनिक वातावरण को बदल कर संक्षारण को तेज कर सकती हैं।
• तापमान: सामान्यतः, उच्च तापमान संक्षारण की दर को बढ़ाते हैं।
• इलेक्ट्रोलाइट्स की उपस्थिति: घुलित लवण युक्त घोल आयनों के लिए वाहक पथ को बढ़ाते हैं, प्रक्रिया को तेज करते हैं।

संक्षारण के प्रकार

• समान संक्षारण: यह पूरे धातु की सतह पर समान रूप से होता है, जैसे सामान्य जंग।
• गड्ढा संक्षारण: सतह पर छोटे गड्ढे या छेद बन जाते हैं, जो समय के साथ अधिक हानिकारक हो सकते हैं।
• गेल्वैनिक संक्षारण: यह तब होता है जब दो अलग-अलग धातुएं एक संक्षारण वातावरण में विद्युत रूप से जुड़ी होती हैं। अधिक एनोडिक धातु, अधिक यह संक्षारित होती है।
• जैक्रिन संक्षारण: यह सीमित स्थानों में होता है जहाँ वातावरण बाहरी सतह से भिन्न होता है, जिससे स्थानीय संक्षारण होता है।
• अंतरग्रैनेलर संक्षारण: यह मिश्रधातु के अनाजों की सीमाओं पर होता है और संरचनात्मक विफलता का कारण बन सकता है।

जंग रोकथाम

जंग की प्रक्रिया को रोकने या धीमा करने के कई तरीके हैं। इनमें से कुछ निम्नलिखित हैं:

1. सुरक्षात्मक कोटिंग्स

रंग, प्लास्टिक या गैल्वनाइजेशन जैसी अन्य सुरक्षात्मक कोटिंग्स लगाना धातु को पर्यावरणीय कारकों के प्रत्यक्ष संपर्क से बचाने में मदद करता है।

2. कैथोडिक सुरक्षा

इस तकनीक में धातु को कैथोड के रूप में कार्य करने के लिए परिवर्तित किया जाता है, जिससे इसकी ऑक्सीकरण को रोका जाता है। कई बार बलिदानात्मक एनोड्स का उपयोग किया जाता है जिसमें एक अधिक प्रतिक्रियाशील धातु धातु के संपर्क में रखी जाती है ताकि यह अपने स्थान पर उसे जंग से बचा सके। एक सामान्य अनुप्रयोग में जिंक एनोड्स का उपयोग करके स्टील संरचनाओं की सुरक्षा की जाती है।

3. संक्षारण निरोधक

पर्यावरण में निरोधक कहे जाने वाले रासायनिक पदार्थों को जोड़ना संक्षारण की दर को काफी हद तक कम कर सकता है। ये काम एक सुरक्षात्मक परत बनाकर या पर्यावरण की रासायनिक प्रतिक्रिया को बदलकर करते हैं।

4. सामग्रीयों का चयन

प्राकृतिक रूप से संक्षारण प्रतिरोधी सामग्रियों का चयन करना जैसे स्टेनलेस स्टील या ऐसे मिश्रधातु का उपयोग करना जो एक निष्क्रिय परत बनाते हैं, संक्षारण प्रतिरोधन को सुधार सकते हैं।

विद्युत्लेपन समझना

विद्युत्लेपन में एक सब्सट्रेट पर एक विद्युत प्रवाह का उपयोग करके धातु की एक पतली परत जमा होती है। यह प्रक्रिया केवल एक सौंदर्य आकर्षण प्रदान नहीं करती है बल्कि धातु को संक्षारण से भी बचाती है। उदाहरण के लिए, क्रोमियम या निकल का लेपन स्थायित्व और उपस्थिति दोनों को बढ़ाता है।

विद्युत्लेपन को कैथोड पर निम्नलिखित मूल रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा प्रदर्शित किया जा सकता है:

Mn+ + ne- → M

जहाँ M प्लेटिंग की जा रही धातु है।

दर्शनीय उदाहरण: गेल्वैनिक श्रृंखला

गेल्वैनिक श्रृंखला धातुओं की एक सूची है जो एक संक्षारण वातावरण में उनके विद्युत रासायनिक संभावित के आधार पर व्यवस्थित होती है। शीर्ष पर धातुएं, जैसे मैग्नीशियम, अधिक एनोडिक (प्रतिक्रियाशील) होती हैं और संक्षारण के लिए प्रवृत्त होती हैं, जबकि नीचे की धातुएं, जैसे सोना, अधिक कैथोडिक (महानुभविता) होती हैं और कम प्रतिक्रियाशील होती हैं।

निष्कर्ष

संक्षारण और इसकी रोकथाम को समझना महत्वपूर्ण है ताकि धातु उत्पादों और संरचनाओं की आयु बढ़ सके। संक्षारण की विद्युत रासायनिक प्रकृति से हम इसके प्रभावों का मुकाबला करने के लिए विभिन्न वैज्ञानिक तकनीकों और सामग्रियों का उपयोग कर सकते हैं। सुरक्षात्मक उपायों को अपनाकर, हम धातु के संक्षारण से संबंधित जोखिमों और लागतों को कम कर सकते हैं।

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