تآكل جلفاني

التآكل الجلفانيفيالكيمياءهو تفاعل كهركيميائي يتآكل خلاله معدن بسبب انغماسه مع معدن آخر فيمحلولموصل للكهرباء (كهرل). يحدث نفس ذلك التفاعل فيالبطارية البسيطةالتي تولد تيارا كهربائيا.
يعود تسمية هذا النوع من التآكل إلى العالم الإيطاليجلفانيالذي اخترعالخلية الكهربائيةالمسماة باسمه، والذي اكتشف الخاصية الكهربائية للمعادن.
تتميز المعادن المختلفةبجهود كهربائيةمختلفة وعندما تغطس اثنين منها فيكهرلفهي تشكلخلية جلفانية، حيث يعمل أحدهماكمصعدويعمل الآخركمهبطللإلكترونات. ويسيرتيار كهربائيبينهما في محلول الكهرل، ويستمر مرر التيار بينهما عند توصيل المعدنين بسلك في من الخارج، فتكتملالدائرة الكهربية. ويعمل فرق الجهد بين المعدنين المختلفين في المحلول على تآكل المصعد كأحد قطبي الخلية الجلفانية. يذوب المصعد في محلول الكهرل ويترسب على المهبط.
ويقوم الكهرل بتوفيرأيوناتتتحرك بين المعدنين المختلفين بينالمصعدوالمهبط. وهذا يؤدي إلى تآكل مادة المصعد بطريقة أسرع عن في حالة عدم وجود معدن المهبط. ولا بد من وجود محلول الكهرل الذي يوصل الكهرباء بين القطبين المعدنيين لحدوث التآكل الجلفاني.
ونحن نستغل مثل هذا التفاعل في بناء البطاريات الكهربائية مثلبطارية الكربون والزنك. وعندما نغلق الدائرة الكهربائية في هذه البطارية يتآكل الزنك حيث تنتقل أيوناته إلى الكربون. ومثال آخر يتعلق بالحماية الكاثودية للأجزاء المعدنية التي تنشأ في أعماق البحار. ففي تلك الحالة يحدث للمصعد الجلفاني تآكل كأحد أقطاب الخلية الجلفانية وذلك بغرض وقاية معدن آخر من التآكل.
في بعض الأحيان الأخرى مثلما في توصيل أنابيب من معادن مختلفة (مثل أنابيب نحاس وأنابيب حديد) فيعمل التآكل الجلفاني على تسريع تآكل النظام. ويمكن منع ذلك التآكل بإضافةنترات الصوديومأوموليبدات الصوديومفتخفض من سرعة التآكل عن طريق خفض فرق الجهد الجلفاني. ولكن استخدام تلك المواد يستلزم العناية بحيث لا يزيد استخدام موانع التآكل من سرعة التآكل. وتلعب قيمةأس هيدروجيني(باهاء) في المحلول دورا مهما في ذلك التوصيل الكهربائي والتآكل. فإذا كانت قيمة الباهاء pH للمحلول ونوع المادة الواقية من التآكل ليست مضبوطة فإن ذلك يزيد من سرعة التآكل.
يمكن ترتيب المعادن في متوالية جلفانية تمثل الجهود التي تحدثها عند تغطيسها في محلول كهرل وقياس هذا الجهد بالنسبة إلى قطب قياسي. وطبقا لترتيب المعادن في تلك المتوالية فهي تشير إلى المعدن الذي يتآكل سريعا في نظام. ويؤثر على سرعة التآكل وجود الماء وما فيه من مواد ذائبة وسرعة جريان الماء.
التآكل الجلفاني من أهم مشكلات التي تخص صناعة السفن. لذلك توجد متواليات جلفانية في قوائم تختص بماء البحر حيث يكثر استخدام المعادن في صناعة السفن. وربما كان حادث غرق الغواصة الأمريكية ثريشر Thresher (SSN-593) بسبب تآكل لحام الفضة لأنابيب ماء مالح، مما أدى إلى غرقها وغرق جميع من كان عليها.
وتستخدم طريقة لتنظيفالفضةبغمسها مع قطعة منالألمونيومفيكهرلمنبيكربونات الصوديوموهي طريقة تآكل جلفانية. وتستدعي تلك الطريقة لتنظيف الفضة عناية بحيث لا تزيل معها أكسيد الفضة الذي قد يكون بغرض تزيين القطعة الفضية. ولا يصح اسخدام التآكل الجلفاني مع طلاء الفضة، إذ يمكن أن يؤدي ذلك إلى تآكل وفساد المادة المغطاة بالفضة.
من الأمثلة المعهودة صدا للتآكل الجلفاني صدأالحديدالمغطىبالزنكعندما ينشق طلاء الزنك ويصبح الحديد معرضا للتآكل. وقابلية الزنك للتآكل أعلى من قابليةالحديدحيث أن الزنك أقل نبلا من الحديد، ولكن بتآكل الزنك يتعرض الحديد أيضا للتآكل.
في علبة حفط الطعام منالقصديريحدث العكس حيث أن القصدير أعلى نبلا من الحديد الذي تحته. فعندما ينشق طلاء القصدير فيتعرض الحديد تحته إلى التآكل سريعا.
تتم عمليات الصيانية على تمثال الحرية فينيويوركخلال الثمانينيات من القرن الماضي حيث طهر علية التآكل الجلفاني بين طبقةالنحاسالخارجية والحديد الذي تحته.
تتكون «خليةلازانيا» عشوائيا عند حفظ غذاء اللازانيا الإيطالية lasagna (وفيها ملح) في علبة من الحديد، ويكونالحديدمغطى من الداخل بطبقة مناللألمونيوم. فبعد بضعة ساعات يتآكل اللأمونيوم مشكلا ثقوبا تصل إلى اللازانيا وتصاب أجزاء من الغذاء بطبقة من الألمونيوم المتآكل.
في هذا المثال يقوم الغذاء المحتوي على الملح (اللازانيا) بدور الكهرل ويكون الألمونيوم المصعد، ويعمل الحديد كهمبط. فإذا لامست طبقة الألمونيوم الكهرل في عدة مساحات صغيرة يكون التآكل الجلفاني مركزا مما يسرع من عملية التآكل.
يمكن معرفة توافق معدنين عن طريق ما يسمى «المؤشر المصعدي». يعتبر هذا المؤشر مقياسا للجهد الكهركيميائي الذي ينشأ عند قياس معدن بالنسبة إلىالذهب. ولتعيين الجهد النسبي الذي ينشأ بين معدنين نقوم بطرح مؤشريهما المصعدي من بعضهما.ك ا سكياستخدام ا
في حياتنا العادية حيث تخزن معادن مختلفة في أماكن عادية في درجة حرارتها ورطوبتها فيجب أن لا يزيد الفرق في المؤشر المصعدي عن 50و0فولطبين المواد المخزونة المتلامسة. أما في مخازن مفتوحة خارجية في وجودرطوبةعالية وربما مياه مالحة فيجب أن لا يزيد فرق المؤشر المصعدي عن 15و0 فولط. فمثلا يحتاج تخزين الذهب معالفضةأن لا يزيد فرق المؤشر المصعدي لهما عن 15و0 فولط.
كثيرا يحتاج تصميم الأشياء استخدام معادن مختلفة تكون متلامسة، فيمكن تلافي حدوث التآكل الجلفاني عن طريق طلاء تلك المعادن بطرق مناسبة.
قائمة المؤشرات المصعدية "Anodic Index " لبعض المعادن: