संक्षारण और इसकी रोकथाम

संक्षारण एक प्राकृतिक प्रक्रिया है जो एक पदार्थ, आमतौर पर धातु, को उसके पर्यावरण के साथ रासायनिक या विद्युत रासायनिक अभिक्रियाओं से धीरे-धीरे नष्ट कर देती है। यह ऐसा कुछ है जिसका हम रोज विभिन्न तरीकों से सामना करते हैं। जब आप पार्क में एक जंग लगी लोहे की बेंच देखते हैं, यह संक्षारण का परिणाम होता है। संक्षारण को समझना विभिन्न धातु और अधातु संरचनाओं और वस्तुओं की दीर्घायु और अखंडता को बनाए रखने की कुंजी है। इस विस्तृत लेख में हम जानेंगे कि संक्षारण क्या है, यह कैसे होता है, इसके प्रभाव क्या होते हैं और सबसे महत्वपूर्ण, इसे रोकने के तरीके क्या हैं।

संक्षारण को समझना

संक्षारण मूल रूप से पर्यावरण के साथ परस्पर क्रिया के कारण पदार्थों का क्षरण है। धातुओं के लिए, इसका अर्थ अक्सर यह होता है कि धातु हवा में ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है और ऑक्साइड बनाता है। अधातुओं के लिए, संक्षारण अन्य रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण हो सकता है।

जंग के पीछे का विज्ञान

आइए धातुओं पर विशेष रूप से, संक्षारण के विज्ञान पर गहराई से नज़र डालते हैं।

जब धातुएं जल, हवा या अम्ल जैसे पर्यावरणीय तत्वों के संपर्क में आती हैं, तो वे रासायनिक परिवर्तन से गुजरती हैं। रासायनिक प्रतिक्रिया को सामान्यतः ऑक्सीकरण-अपघटन प्रतिक्रिया के रूप में वर्णित किया जा सकता है। धातुएं ऑक्सीजन को इलेक्ट्रॉन खो रही हैं (हवा या पानी से) और ऑक्सीकृत हो रही हैं।

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3

यह रासायनिक समीकरण लोहे के हाइड्रॉक्साइड के निर्माण को दिखाता है, जिसे आप जंग के रूप में देखते हैं। जंग एक लाल-भूरी रंग की परत होती है।

संक्षारण की विद्युत रासायनिक प्रकृति

धातुओं का संक्षारण एक विद्युत रासायनिक प्रक्रिया है, विशेष रूप से लोहे और एल्यूमीनियम जैसी धातुओं में। इसमें धातु से पर्यावरण तक इलेक्ट्रॉन का प्रवाह शामिल होता है। धातु एनोड के रूप में कार्य करता है, जहां ऑक्सीकरण होता है, इलेक्ट्रॉन छोड़ता है। ये इलेक्ट्रॉन कैथोड क्षेत्र में जाते हैं जहां अपचयन होता है।

उदाहरण: लोहे का संक्षारण

आमतौर पर लोहे का संक्षारण निम्नलिखित चरणों के माध्यम से होता है:

1. एनोडिक प्रतिक्रिया:

Fe → Fe 2+ + 2e -

यहां लोहे इलेक्ट्रॉन खोता है।

2. कैथोडिक प्रतिक्रिया:

2H 2 O + O 2 + 4e - → 4OH -

पानी में ऑक्सीजन द्वारा प्राप्त इलेक्ट्रॉन हाइड्रॉक्साइड आयन बनाते हैं।

3. लोहे(II) हाइड्रॉक्साइड का निर्माण:

Fe 2+ + 2OH - → Fe(OH) 2

संक्षारण के परिणाम

जब लोहे को लगातार नम हवा के संपर्क में रखा जाता है, तो लोहे का हाइड्रॉक्साइड आगे ऑक्सीकृत हो जाता है।

4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4Fe(OH) 3

यह Fe(OH) ₃ अस्थिर है और Fe ₂ O ₃ ·nH ₂ O बनाने के लिए निर्जलीकरण कर सकता है, जो सामान्य संक्षारण है।

दृश्य समझ

आइए संक्षारण प्रक्रिया के कुछ महत्वपूर्ण पहलुओं को देखते हैं।

जंग की रोकथाम

अब जब हम जानते हैं कि संक्षारण धातुओं के लिए हानिकारक है, और उनकी ताकत और उपस्थिति को प्रभावित करता है, इसे रोकना या कम करना बेहद आवश्यक है।

कैथोडिक संरक्षण

यह विधि धातु वस्तु को एक विद्युत रासायनिक सेल का कैथोड बनाने में शामिल होती है। इसे दो तकनीकों के माध्यम से प्राप्त किया जाता है:

बलिदानी एनोड

एक अन्य आसानी से ऑक्सीकृत धातु जैसे मैग्नीशियम (Mg) या जिंक (Zn) को लोहे के साथ जोड दिया जाता है। बलिदानी धातु लोहे के बजाय संक्षारण होता है।

Zn → Zn 2+ + 2e -

इंप्रेस्ड करंट

एक बाहरी शक्ति स्रोत धातु को इलेक्ट्रॉन प्रदान करता है, जो कैथोड के रूप में कार्य करता है।

कोटिंग और पेंटिंग

जंग को रोकने का एक साधारण तरीका धातु की सतह को पेंट या किसी अन्य रासायनिक परत के साथ कोट करना है। यह एक बाधा के रूप में कार्य करता है, धातु तक ऑक्सीजन और नमी को पहुँचने से रोकता है।

सामान्य कोटिंग्स में शामिल हैं:

• पेंट
• प्लास्टिक कोटिंग्स
• इनामेल
• जस्तीकरण (जिंक कोटिंग)

उदाहरण के लिए, जस्तीकरण की प्रक्रिया में लोहे या स्टील को जिंक के साथ कोट करना शामिल है। यह न केवल धातु के साथ सीधे संपर्क में ऑक्सीजन और पानी को आने से रोकता है, बल्कि अगर कोटिंग क्षतिग्रस्त हो जाए तो बलिदानी संरक्षण भी प्रदान करता है।

धातु मिश्र धातु

मिश्र धातु बनाने में धातुओं को अन्य धातुओं या अधातुओं के साथ मिलाना शामिल होता है ताकि जैसे संक्षारण प्रतिरोध जैसी गुणों को बढ़ाया जा सके। उदाहरण के लिए, स्टेनलेस स्टील लोहे का एक मिश्र धातु है जिसमें क्रोमियम और निकल शामिल हैं, जो संक्षारण के खिलाफ सुरक्षा करता है।

Fe + Cr + Ni = स्टेनलेस स्टील

संक्षारण के प्रभाव

संक्षारण के कई हानिकारक प्रभाव होते हैं:

• संरचनात्मक क्षति: जंग धातु संरचनाओं को कमजोर कर सकता है जैसे पुल, रेलिंग और भवन के फ्रेम, जो संरचनात्मक विफलता का कारण बन सकते हैं।
• आर्थिक लागत: जंग लगे सामग्री की मरम्मत या प्रतिस्थापन महंगा है। उद्योग संक्षारण के खिलाफ लड़ने के लिए अरबों डॉलर खर्च करते हैं।
• सुरक्षा जोखिम: जंग लगी सामग्री दुर्घटनाएं उत्पन्न कर सकती हैं, जैसे पाइपलाइनों से गैस रिसाव या उपकरण की टूट-फूट।
• पर्यावरणीय प्रभाव: जंग लगा धातु पर्यावरण में जंग के कण फैलाता है, जिससे प्रदूषण होता है।

अधातु में संक्षारण

हालांकि आमतौर पर धातुओं से जुड़ा होता है, अधातु भी रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से संक्षारण के रूपों से पीड़ित होते हैं। उदाहरण के लिए, संगमरमर (कैल्शियम कार्बोनेट) से बनी मूर्ति की सतह एसिड वर्षा के कारण संक्षारण कर सकती है, जो कैल्शियम सल्फेट का गठन करती है।

CaCO 3 + H 2 SO 4 → CaSO 4 + CO 2 + H 2 O

निष्कर्ष

संक्षारण एक समस्या है जो इसकी जटिल प्रकृति के कारण बनी रहती है, हमारे आस-पास के विभिन्न सामग्रियों को प्रभावित करती है। यह सामग्रियों के क्षरण, संरचनात्मक विफलताओं और महत्वपूर्ण आर्थिक नुकसानों का कारण बनता है। संक्षारण के पीछे के वैज्ञानिक प्रक्रियाओं को समझना और निवारक उपायों को लागू करना इसकी हानिकारक प्रभाव को बहुत हद तक कम कर सकता है। हमने संक्षारण रोकथाम के कई तरीकों का पता लगाया जैसे कैथोडिक संरक्षण, कोटिंग्स और मिश्र धातु बनाना। संक्षारण नियंत्रण में निरंतर अनुसंधान और नवाचार हमारे विश्व में सामग्रियों की दीर्घायु और सुरक्षा बढ़ाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

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