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

Lý giải cơ chế hóa học giúp thép không gỉ có thể “chống gỉ” trước tác động của môi trường?
Theo: Thiên Long Theo Trí Thức Trẻ
Thể loại: Khoa Học Công Nghệ
Sự kết hợp tuyệt vời giữa các thành phần kim loại đã tạo nên một hợp kim chắc chắn và có thể chống gỉ tuyệt vời như thép không gỉ? Vậy đâu là bí mật đằng sau sự kết hợp đó?

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? - Ảnh 1.

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.

Lý giải cơ chế hóa học giúp thép không gỉ có thể “chống gỉ” trước tác động của môi trường? - Ảnh 2.

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.

Lý giải cơ chế hóa học giúp thép không gỉ có thể “chống gỉ” trước tác động của môi trường? - Ảnh 3.

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.

Lý giải cơ chế hóa học giúp thép không gỉ có thể “chống gỉ” trước tác động của môi trường? - Ảnh 4.

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

Hạt giống đầu tiên nảy mầm trên Mặt trăng của Trung Quốc đã chết

tinybook tinybook 4 ngày 6 giờ
Hạt giống đầu tiên nảy mầm trên Mặt trăng của Trung Quốc đã chết
Thật đáng tiếc nhưng thử nghiệm này cũng đã kết thúc, do điều kiện khắc nghiệt trên Mặt trăng.

Bangkok sử dụng mưa nhân tạo để giải quyết ô nhiễm không khí

tinybook tinybook 4 ngày 6 giờ
Bangkok sử dụng mưa nhân tạo để giải quyết ô nhiễm không khí
Nếu bạn có ý định du lịch Thái Lan, hãy cân nhắc kỹ trước khi đặt chân tới Bangkok.

Hãy làm ra những quả cà chua cay như ớt, các nhà khoa học nói

tinybook tinybook 4 ngày 23 giờ
Hãy làm ra những quả cà chua cay như ớt, các nhà khoa học nói
Nhưng để làm gì?

Săn Deal Công Nghệ - Rinh Vàng Tài Lộc tại Lazada

tinybook tinybook 5 ngày 1 giờ
Săn Deal Công Nghệ - Rinh Vàng Tài Lộc tại Lazada
Tết Kỷ Hợi 2019 sắp đến gần cũng là tín hiệu của mùa mua sắm nhộn nhịp, đặc biệt là với các tín đồ công nghệ khi các hãng lớn và uy tín tung ra hàng loạt khuyến mãi hấp dẫn để thu hút khách hàng.

Lần đầu tiên trong lịch sử, hạt giống Trung Quốc trồng trên Mặt trăng đã nảy mầm

tinybook tinybook 5 ngày 4 giờ
Lần đầu tiên trong lịch sử, hạt giống Trung Quốc trồng trên Mặt trăng đã nảy mầm
Nếu có thể trồng lương thực trên Mặt trăng, sẽ cho phép con người xây dựng căn cứ không gian trong tương lai.

Gậy ông đập lưng ông, hệ thống reCAPTCHA của Google bị chính công cụ của Google đánh bại

tinybook tinybook 5 ngày 23 giờ
Gậy ông đập lưng ông, hệ thống reCAPTCHA của Google bị chính công cụ của Google đánh bại
Dù Google đã sửa đổi và nâng cấp các công cụ của mình, phương pháp mới của các nhà nghiên cứu vẫn đạt tỷ lệ thành công hơn 90%.

Khai trương trung tâm thương mại Gigamall – tổ hợp giải trí công nghệ hiện đại hàng đầu Việt Nam

tinybook tinybook 6 ngày 7 giờ
Khai trương trung tâm thương mại Gigamall – tổ hợp giải trí công nghệ hiện đại hàng đầu Việt Nam
Trung tâm Thương mại Gigamall, tọa lạc trên đường Phạm Văn Đồng, quận Thủ Đức, TP.HCM chính thức đi vào hoạt động từ ngày 12/1.

Được quỹ của Bill Gates tài trợ, bệ xí dùng giun để xử lý phân sẽ là tương lai vệ sinh toàn cầu

tinybook tinybook 6 ngày 7 giờ
Được quỹ của Bill Gates tài trợ, bệ xí dùng giun để xử lý phân sẽ là tương lai vệ sinh toàn cầu
Loài giun này không thể sống nếu không có phân, chúng là một công cụ hoàn hảo để lắp vào hố xí tự hoại.

Xoắn não đầu năm với 4 câu đố do nhân viên Cơ quan An ninh Quốc gia Mỹ soạn ra

tinybook tinybook 1 tuần 5 phút
Xoắn não đầu năm với 4 câu đố do nhân viên Cơ quan An ninh Quốc gia Mỹ soạn ra
Chúc bạn thể dục não vui vẻ.

Quái thú ăn thịt người vùng Gévaudan: nỗi kinh hãi của người dân Pháp hồi thế kỷ 18

tinybook tinybook 1 tuần 9 phút
Quái thú ăn thịt người vùng Gévaudan: nỗi kinh hãi của người dân Pháp hồi thế kỷ 18
Con quái thú hoành hành suốt 3 năm trời, hạ sát tới cả trăm người.

Đừng quên Google có dự án Soli cực kỳ tiềm năng nhé: vừa đạt thành tựu mới, sờ từ xa biết sách có bao nhiêu trang

tinybook tinybook 1 tuần 48 phút
Đừng quên Google có dự án Soli cực kỳ tiềm năng nhé: vừa đạt thành tựu mới, sờ từ xa biết sách có bao nhiêu trang
Nhìn vào những ví dụ, ta mong chờ từng ngày đến lúc Dự án Soli thành công.

Có thể bạn không tin nhưng đây là những tác phẩm cắt giấy tỉ mỉ tới từng milimet của nghệ nhân người Nhật

tinybook tinybook 1 tuần 1 giờ
Có thể bạn không tin nhưng đây là những tác phẩm cắt giấy tỉ mỉ tới từng milimet của nghệ nhân người Nhật
Chỉ với một tờ giấy bình thường nhưng nữ nghệ nhân người Nhật này có thể xử lý tỉ mỉ đến từng milimet và thổi hồn nó trở thành những tác phẩm nghệ thuật cắt giấy xuất sắc.

Video ghi lại cảnh thỏ ăn thịt đồng loại làm bất ngờ giới khoa học

tinybook tinybook 1 tuần 7 giờ
Video ghi lại cảnh thỏ ăn thịt đồng loại làm bất ngờ giới khoa học
Đừng vội sợ hại chú thỏ cưng sống trong lồng: thỏ ăn thịt chỉ khi vào đường cùng, thức ăn cạn kiệt, chúng mới tìm tới xác thối để kiếm bữa.

Lý giải hiện tượng con người đi trên than hồng nhưng không bị bỏng

tinybook tinybook 1 tuần 7 giờ
Lý giải hiện tượng con người đi trên than hồng nhưng không bị bỏng
Chắc hẳn bạn đã từng xem những nghi lễ như đi trên lửa trên TV hoặc ngoài đời nhưng có bao giờ bạn thắc mắc, tại sao người đi trên than hồng lại không hề bị bỏng hay làm sao. Vậy nguyên lý khoa học nào giúp họ làm được điều đó?

Lấy ý tưởng từ chân máy ảnh, nhiếp ảnh gia Nhật Bản chế tạo móc treo bao súng giúp bắn nhanh như Lucky Luke

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Lấy ý tưởng từ chân máy ảnh, nhiếp ảnh gia Nhật Bản chế tạo móc treo bao súng giúp bắn nhanh như Lucky Luke
Nhờ thiết bị này, xạ thủ sẽ có thể lấy súng ra khỏi bao nhanh hết mức có thể và đôi khi chỉ một phần nghìn giây cũng đã tạo ra sự khác biệt giữa các đối thủ.

Lý do đặc biệt khiến Mỹ không dùng hệ đo lường bằng mét như các nước khác

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Lý do đặc biệt khiến Mỹ không dùng hệ đo lường bằng mét như các nước khác
Cùng vài quốc gia ít ỏi trên thế giới, hiện giờ Hoa Kỹ vẫn sử dụng các đơn vì đo lường như feet, inch, pound thay vì km, m, kg, tại sao vậy?

Không cần đến Sing hay Nhật, giờ đây Việt Nam đã có khu giải trí công nghệ tương tác cực chất

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Không cần đến Sing hay Nhật, giờ đây Việt Nam đã có khu giải trí công nghệ tương tác cực chất
Mọi thứ đều trở thành hiện thực với người dân Sài Gòn khi tổ hợp giải trí công nghệ tương tác JP World đã chính thức ra mắt tại TTTM Gigamall.

Dưa chuột thì rẻ còn dưa chuột biển thì đắt như điên, có lý do cả đấy

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Dưa chuột thì rẻ còn dưa chuột biển thì đắt như điên, có lý do cả đấy
Dưa chuột thường giỏi lắm 70.000 đồng/kg, còn dưa chuột biển (hải sâm) lên tới 70 triệu đồng/kg.

[CES 2019] Với hệ thống IBM Q System One mạnh 20 qubit, IBM là hãng đầu tiên thương mại hóa máy tính lượng tử

tinybook tinybook 1 tuần 3 ngày
[CES 2019] Với hệ thống IBM Q System One mạnh 20 qubit, IBM là hãng đầu tiên thương mại hóa máy tính lượng tử
Tương lai của con người sẽ được gắn liền với từ "lượng tử", với một trong những người tiên phong là IBM.

Internet xôn xao về người phụ nữ Hà Giang bị đỉa kí sinh trong họng suốt 3 tháng

tinybook tinybook 4 ngày 6 giờ
Internet xôn xao về người phụ nữ Hà Giang bị đỉa kí sinh trong họng suốt 3 tháng
Các bác sĩ đã loại bỏ con đỉa kí sinh 3 tháng trong họng của người phụ nữ 63 tuổi ở tỉnh Hà Giang.

Đừng xem trang Instagram mê hoặc thị giác này kẻo lại thích thú quá quên hết thời gian!

tinybook tinybook 4 ngày 7 giờ
Đừng xem trang Instagram mê hoặc thị giác này kẻo lại thích thú quá quên hết thời gian!
Không thiếu những video gây lú trên Internet, nhưng để tập trung được nhiều thứ thú vị như trang Instagram này thì hơi hiếm.

Nhân viên Apple Store nhận được gói hàng tưởng là iPhone, nhưng hóa ra lại là nửa cân ma túy đá

tinybook tinybook 4 ngày 9 giờ
Nhân viên Apple Store nhận được gói hàng tưởng là iPhone, nhưng hóa ra lại là nửa cân ma túy đá
Một tai nạn hy hữu đã xảy ra.

Netflix tăng giá tất cả các gói thuê bao

tinybook tinybook 4 ngày 21 giờ
Netflix tăng giá tất cả các gói thuê bao
Các gói cước mới có giá 9 USD, 13 USD và 16 USD.

TikTok đe dọa WeChat bằng ứng dụng nhắn tin mới

tinybook tinybook 5 ngày 4 giờ
TikTok đe dọa WeChat bằng ứng dụng nhắn tin mới
TikTok có hơn 500 triệu người dùng hàng tháng, trong khi WeChat đang có 1,1 tỷ người dùng.

Ứng dụng YouTube di động có thêm tính năng vuốt để chuyển video

tinybook tinybook 5 ngày 5 giờ
Ứng dụng YouTube di động có thêm tính năng vuốt để chuyển video
Tính năng mới hứa hẹn sẽ làm thay đổi hoàn toàn cách bạn xem video trên ứng dụng YouTube.

Từ chuyện "Hộp Cao sao vàng 2.000 đồng bán trên Amazon 7 USD, chiếc nón lá rao bán giá gấp 10 lần", DN Việt sẽ hưởng lợi lớn khi Amazon chính thức vào Việt Nam?

tinybook tinybook 5 ngày 8 giờ
Từ chuyện "Hộp Cao sao vàng 2.000 đồng bán trên Amazon 7 USD, chiếc nón lá rao bán giá gấp 10 lần", DN Việt sẽ hưởng lợi lớn khi Amazon chính thức vào Việt Nam?
Từ chuyện "Hộp Cao sao vàng 2.000 đồng bán trên Amazon 7 USD, chiếc nón lá rao bán giá gấp 10 lần", DN Việt sẽ hưởng lợi lớn khi Amazon chính thức vào Việt Nam?

Phát hiện phần mềm mã độc “có tâm”, chỉ tấn công người giàu

tinybook tinybook 5 ngày 11 giờ
Phát hiện phần mềm mã độc “có tâm”, chỉ tấn công người giàu
Phần mềm mã độc này không sử dụng phương pháp thông thường, thay vào đó là chọn lọc và tối đa hóa thiệt hại.

Ghen tức trước cơn sốt 5G, ngành công nghiệp cáp nhanh tay đăng ký thương hiệu...10G cho to

tinybook tinybook 5 ngày 22 giờ
Ghen tức trước cơn sốt 5G, ngành công nghiệp cáp nhanh tay đăng ký thương hiệu...10G cho to
Tuy nhiên, 10G ở đây lại không phải là "thế hệ 10" đâu.

Trung Quốc có thể copy tất cả mọi thứ, nhưng sao họ vẫn chưa copy và đánh bại được Tesla?

tinybook tinybook 6 ngày 25 phút
Trung Quốc có thể copy tất cả mọi thứ, nhưng sao họ vẫn chưa copy và đánh bại được Tesla?
Họ có công nghệ, có nhân lực, thậm chí có cả bằng sáng chế của Tesla luôn. Điều gì đã ngăn họ lại?

Trợ lý ảo Alexa của Amazon "ngắt lời" con người trên sân khấu CES 2019, phải chăng AI đã có suy nghĩ riêng?

tinybook tinybook 6 ngày 7 giờ
Trợ lý ảo Alexa của Amazon "ngắt lời" con người trên sân khấu CES 2019, phải chăng AI đã có suy nghĩ riêng?
Nghe có vẻ hơi sợ nhưng quả thực sợ thật bởi đây là khoảnh khắc hiếm thấy và không phải trợ lý ảo nào giống như Alexa cũng có thể tham gia trò chuyện, thậm chí ngắt lời của con người.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat