Lý giải cơ chế hóa học giúp thép không gỉ có thể “chống gỉ” trước tác động của môi trường?

Bài viết sẽ cung cấp cho bạn đọc những thông tin hữu ích về cách con người đã khéo léo kết hợp các kim loại với nhau ra sao để tạo nên sản phẩm thép không gỉ, phục vụ hàng ngày trong ăn uống, trưng bày hoặc thiết kế.

Lý giải cơ chế hóa học giúp thép không gỉ có thể “chống gỉ” trước tác động của môi trường?

Thép không gỉ được sử dụng khá nhiều trong mọi mặt của đời sống, ví dụ như dây đeo đồng hồ

Thép không gỉ sở dĩ được đặt tên như vậy vì một lý do rất đơn giản, chúng không thể bị gỉ sét giống như các loại thép bình thường hoặc thép non (thép ít carbon). Nói cách khác, chúng có khả năng chống gỉ sét trước tác động của môi trường.

Tuy nhiên câu hỏi là làm thế nào những loại thép này không bị gỉ sét? Trước hết bạn cần hiểu khái niệm về gỉ sét.

Gỉ sét là gì?

Gỉ sét là hiện tượng sắt bị ăn mòn do tác động của điều kiện thời tiết hoặc các nguyên nhân khách quan. Gỉ sét thường sẽ tạo ra một lớp màu đỏ, gồ ghề bên ngoài lõi sắt. Gỉ sét đơn thuần được hiểu là quá trình oxy hóa của kim loại. Khi sắt tiếp xúc với O2 trong không khí, các lớp oxit kim loại và hydroxit bắt đầu hình thành. Đặc biệt trong điều kiện môi trường ẩm ướt, kim loại mà cụ thể là sắt dễ dàng bị ăn mòn. Kết quả sau khi sắt bị oxy hóa sẽ trở thành sắt oxit và lớp gỉ sét.

Sắt kết hợp với oxy sẽ tạo ra các lớp gỉ sét

Sự ăn mòn sắt là một phản ứng điện hóa, vì vậy các lớp gỉ đầu tiên thường chỉ là các lớp nguyên tử mỏng. Nhưng nếu quá trình này kéo dài, chúng sẽ tạo ra những lớp gỉ sét dày và dễ nhận thấy.

Gỉ sét khiến cho sắt mất đi độ cứng và độ bền vốn có. Do đó những đồ vật bị gỉ sét thường mất đi kha khá khối lượng và dễ bị hỏng khi rơi vỡ. Tổn thất hàng năm do gỉ sét có thể lên tới hàng tỷ đô la do đó nếu không ngăn chặn điều này, con người có thể lãng phí một lượng lớn tài nguyên và tốn thời gian, công sức.

Thép là gì?

Hai hoặc nhiều kim loại và phi kim loại có thể trộn lẫn hoặc kết hợp với nhau để tạo thành một hỗn hợp có đủ sức mạnh hoặc độ bền lớn hơn. Quá trình pha trộn để tăng cường tính chất cho kim loại sẽ tạo ra một thứ gọi là hợp kim.

Và thép là một loại hợp kim như vậy. Đó là lý do bạn sẽ khó có thể tìm thấy thép trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Sắt là một trong những kim loại dồi dào nhất trên Trái Đất nhưng chúng thường ở dạng tinh khiết và có cấu trúc rất yếu. Các nguyên tử sắt được sắp xếp theo các lớp và chúng có thể dễ bị trượt sang các lớp khác ngay cả với tác động rất nhỏ. Điều này khiến sắt trở nên cực kỳ mềm và nguy hiểm nếu sử dụng cho xây dựng.

Do đó, con người đã nghĩ ra cách kết hợp sắt với carbon để tạo ra hợp kim thép. Hợp kim nhờ có cấu trúc liên kết chặt chẽ giữa các nguyên tử carbon nên rất bền chắc. Kể từ đó tới nay, thép đã trở thành vật liệu xây dựng được phổ biến trên toàn cầu.

Thép được sử dụng chủ yếu trong xây dựng nhưng nếu không bảo quản tốt sẽ dễ bị gỉ sét do môi trường

Carbon có thể làm cho thép cứng và chắc hơn nhôm, khiến nó khó có thể bị rạn nứt. Tuy nhiên chúng vẫn có một nhược điểm không thể bàn cãi, đó là khả năng chống ăn mòn kém. Nói cách khác, thép có thể bị ăn mòn nhanh chóng nếu như phải tiếp xúc với môi trường có độ ẩm cao. Lúc này, chúng ta sẽ cần phải kết hợp giữa thép và một nguyên tố có khả năng ngăn phản ứng oxy hóa. Và crom là một sự lựa chọn tuyệt vời để ngăn sự ăn mòn vì nó giống như một 'tấm giáp' ngăn oxy tiếp xúc với lớp sắt bên trong.

Vậy thép không gỉ là gì?

Thép không gỉ hay còn gọi là inox, không chỉ là là hợp kim sắt, carbon và crom. Nó còn chứa cả các kim loại khác như mangan (Mn), một ít nickel (Ni) và molypden (Mo) có khả năng chống gỉ. Mặc dù là kim loại nhưng ngay cả khi bị ăn mòn trước lớp sắt trong cùng, những kim loại trên cũng ít gây hại cho con người.

Các sản phẩm dùng thép không gỉ phổ biến của các bà nội trợ là các bộ đồ nấu ăn bằng inox

Khi được bao bọc bởi nhôm, các lớp oxit nhôm sẽ có tác dụng bảo vệ lớp sắt trong cùng, tránh để tiếp xúc với oxy, gây ra tình trạng oxy hóa. Điều này cũng đúng với cả lớp crom bảo vệ bên ngoài. Nhờ vậy, thép không gỉ ít bị biến màu và và ăn mòn.

Trong ngành luyện kim, thép không gỉ được hiểu là một dạng hợp kim sắt chứa tối thiểu 10,5% crom. Chúng sẽ phản ứng với oxy và tạo nên một lớp mỏng nhưng khá cứng (crom oxit), bảo vệ lớp thép bên trong. Lớp bảo vệ này mỏng tới nỗi không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Do đó bề mặt thép không gỉ vẫn sáng bóng dù đang hàng ngày phải chịu tác động của các phân tử oxy trong không khí.

Tuy thép không gỉ không có độ cứng tốt như các loại thép xây dựng nhưng nó có tính năng quan trọng mà nhiều loại thép khác không có.

Thép không gỉ đa số được ứng dụng để chế tạo các vật dụng, dụng cụ phải tiếp xúc với nước, ví dụ dao cạo, dây đeo đồng hồ,…Ngoài ra, đặc tính của của crom là khả năng đánh bóng và dễ làm sạch nên sẽ góp phần tăng tính thẩm mỹ cho đồ vật.

Tham khảo Scienceabc và Wikipedia

 

TIN LIÊN QUAN

Siêu dự án thép Cà Ná: Ông Lê Phước Vũ, ông khôn thì ai ngu?

Chủ tịch tập đoàn Hoa Sen Lê Phước Vũ đã nói: 'Ngu gì không làm thép. Ngu gì không đầu tư?' và 'Chúng ta chỉ có mỗi vụ Formosa mà đã lớn chuyện! Tại sao chúng ta lại quá sợ sệt như thế?'.

Mặt cầu Thăng Long bị hằn lún, rạn nứt nghiêm trọng, Hà Nội kiến nghị sửa chữa tổng thể

Năm 2009, Bộ GTVT đã sửa chữa lại mặt cầu Thăng Long bằng nhiều công nghệ như phun sơn chống gỉ trên bề mặt lớp bản thép; thi công lớp chống thấm; lớp bê tông nhựa polymer SMA dày 4cm; tưới nhựa dính bám 0,5kg/m2; lớp bê tông nhựa polymer SMA dày

U19 Việt Nam: Thép đã tôi thế đấy

Chiến tích lọt vào tứ kết của một giải đấu châu lục mà thầy trò Hoàng Anh Tuấn có được vào đêm 20/10 thực sự đáng ngưỡng mộ. Nhưng cái cách đạt được điều đó còn xuất sắc, quả cảm hơn rất nhiều...

Đừng im lặng: 'Ngu gì', khổ nỗi, ông Vũ Hoa Sen đúng là không ngu

Được mua điện dưới giá giá thành sản xuất, được mua than chỉ 2/3 so với giá xuất khẩu, có thể xả ra biển, có thể chôn lấp ở một trang trại nào đó.

Moderna công bố nguyên nhân tại sao 1,6 triệu liều vaccine ở Nhật có "vật lạ"

Trong thông báo vào hôm thứ 4, Moderna đã cho biết vật thể trong lô vaccine có “chất lạ” tại Nhật Bản là các hạt thép không gỉ. Mặc dù vậy, Moderna cũng lưu ý rằng việc này sẽ không gây ra “rủi ro…

Đã có thể đặt mua Apple Watch Series 7, giá từ 399 USD, 15 Tháng 10 giao hàng

Apple đã chính thức mở đặt hàng Apple Watch Series 7 với các phiên bản case nhôm, thép không gỉ, và titanium cùng với nhiều tuỳ chọn dây đeo khác nhau. Ngoài ra mỗi phiên bản sẽ có option kích thước…

Thế giới xuất hiện nhiều cao ốc làm bằng gỗ

Nhờ công nghệ gỗ ép nhiều lớp, ngày càng xuất hiện những cao ốc làm bằng gỗ trên thế giới với độ bền như thép và ít tác hại tới môi trường.

Thông xe cầu Bạch Đằng hơn 7.600 tỷ đồng nối Quảng Ninh - Hải Phòng vào cuối tháng 8

Dự án đầu tư xây dựng cầu Bạch Đằng, đường dẫn và nút giao thông cuối tuyến có chiều dài 5,4km, rộng 25m, thiết kế bốn làn xe, vận tốc tối đa 100 km/giờ. Riêng cầu Bạch Đằng dài 3km, kết cấu bằng bê tông cốt thép và bê tông cốt thép dự ứng lực,

THỦ THUẬT HAY

Cách cài Kodi trên iPhone, iPad, xem phim trực tuyến

Muốn cài đặt ứng dụng Kodi, người dùng đều nghĩ đến việc phải Jaibreak thiết bị. Tuy nhiên hiện nay không cần Jaibreak iPhone, iPad bạn vẫn có thể cài Kodi để nghe nhạc, xem video trên iPhone dễ dàng. Bài viết sau

Cách chơi Instant Games trên Facebook Messenger cực vui

Chắc có lẽ nhiều bạn cũng đã biết Facebook mới cho ra mắt thêm tính năng Instant Games trên Messenger. Để sử dụng được tính năng này thì ứng dụng...

Chuyển danh bạ từ iPhone sang Android nhanh chóng và đơn giản

Đa phần người dùng iOS hiện tại đều đã có tài khoản iCloud, và chúng ta sẽ tận dụng để tải xuống tệp danh bạ cho việc đồng bộ sang Android - Hoặc nếu đã sao lưu danh bạ bằng itunes, bạn có thể sử dụng file vcf có sẵn

Mách bạn cách chơi Squid Game trong Roblox trên smartphone

Squid Game là một bộ phim mới nổi trên Netflix, và nếu bạn nào là fan của bộ phim này thì không nên bỏ qua tựa game cùng tên. Game dịch ra tiếng Việt là “Trò chơi con mực”. Trong bài viết này mình sẽ chỉ bạn cách chơi

Mang Control Center trên iOS lên máy Android của bạn

Control Center là một tính năng rất hữu ích cho người dùng iOS. Tuy nhiên, những ai xài Android cũng có thể mang tính năng này lên thiết bị của...

ĐÁNH GIÁ NHANH

Những tính năng chụp ảnh đáng chú ý trên Vivo X70 Pro dành cho các fan sống ảo

Vivo X70 Pro đã chính thức có mặt tại Việt Nam và trở thành flagship ấn tượng nhờ khả năng chụp ảnh đỉnh cao. Nếu bạn là người có niềm đam mê với nhiếp ảnh, thích sống ảo trên mạng xã hội thì các tính năng chụp ảnh

Đánh giá camera Xiaomi Mi Mix 2: chưa xứng tầm ở phân khúc cao cấp

Xiaomi Mi Mix 2 sở hữu thiết kế màn hình viền siêu mỏng ấn tượng cùng hiệu năng cực mạnh là điều không phải bàn cãi. Tuy nhiên có một yếu tố mà Xiaomi chưa bao giờ làm tốt, kể cả trên các điện thoại cao cấp của họ, đó

Đánh giá nhanh Huawei Y7 Pro 2018 với màn hình tràn viền, camera sau kép

Khi nhìn thoáng qua kiểu dáng bên ngoài, phần lớn người dùng khó có thể tin rằng Y7 Pro lại cho giá bán dưới 4 triệu đồng khi sở hữu thiết kế màn hình tràn viền, mặt lưng bố trí camera sau kép. Y7 Pro cũng là mẫu điện