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

Tham quan “khu chung cư” độc đáo tại Nam Phi, nơi cư dân sinh sống trong 140 container đầy đủ tiện nghi

tinybook tinybook 17 giờ 49 phút
Tham quan “khu chung cư” độc đáo tại Nam Phi, nơi cư dân sinh sống trong 140 container đầy đủ tiện nghi
Nếu có dịp ghé qua khu chung cư Drivelines Studios độc đáo tại Nam Phi, bạn chắc chắn sẽ không khỏi ngạc nhiên vì kiến trúc đồ sộ và tính hữu ích của container trong việc cải tạo thành công trình nhà ở

Phát hiện hố thiên thạch rộng 31 km tại Greenland, tạo thành bởi một cục sắt nặng 10 tỉ tấn từ trên trời rơi xuống

tinybook tinybook 1 ngày 18 giờ
Phát hiện hố thiên thạch rộng 31 km tại Greenland, tạo thành bởi một cục sắt nặng 10 tỉ tấn từ trên trời rơi xuống
Hố thiên thạch mới được phát hiện lọt danh sách 25 hố lớn nhất Trái Đất, cùng lúc đó tự mình làm nên một danh sách mới: những hố thiên thạch được tìm thấy dưới một lớp băng.

Ngày mai, 1 kilogram sẽ không còn là 1 kilogram chúng ta từng biết nữa

tinybook tinybook 2 ngày 2 giờ
Ngày mai, 1 kilogram sẽ không còn là 1 kilogram chúng ta từng biết nữa
Đây được coi là sự kiện lịch sử của ngành khoa học: "một kilogram" sẽ thay đổi vĩnh viễn.

Sau 20 năm phân tích dữ liệu, các nhà khoa học phát hiện ra một "Siêu Trái Đất" cách ta chỉ 6 năm ánh sáng

tinybook tinybook 2 ngày 3 giờ
Sau 20 năm phân tích dữ liệu, các nhà khoa học phát hiện ra một "Siêu Trái Đất" cách ta chỉ 6 năm ánh sáng
"Siêu Trái Đất" Sao b của Hệ Sao Barnard là kết quả của nỗ lực nghiên cứu khổng lồ, dẫn đầu là nhà khoa học lão thành Ignasi Ribas.

Các nhà khoa học tạo ra thiết bị vừa hấp thu ánh sáng Mặt Trời để tạo điện, vừa bắn thẳng nhiệt thừa ra ngoài Vũ trụ

tinybook tinybook 2 ngày 17 giờ
Các nhà khoa học tạo ra thiết bị vừa hấp thu ánh sáng Mặt Trời để tạo điện, vừa bắn thẳng nhiệt thừa ra ngoài Vũ trụ
"Chúng tôi cùng nhau xây nên thiết bị đầu tiên, mong muốn một ngày nào đó nó sẽ vừa tạo ra năng lượng lại vừa tiết kiệm được năng lượng, cùng một chỗ, cùng một thời điểm, bằng cách điều khiển hai đặc tính rất riêng của ánh sáng", giáo sư Shanhui Fan, kĩ sư điện và tác giả của nghiên cứu mới phát biểu.

Liên Hợp Quốc: Tầng ozon sẽ phục hồi hoàn toàn vào năm 2060 nhưng cả thế giới vẫn cần chung tay, góp sức hơn nữa

tinybook tinybook 2 ngày 18 giờ
Liên Hợp Quốc: Tầng ozon sẽ phục hồi hoàn toàn vào năm 2060 nhưng cả thế giới vẫn cần chung tay, góp sức hơn nữa
Các nhà khoa học ước tính, tầng ozon ở Bắc Bán Cầu sẽ hồi phục trở lại trong hơn một thập kỷ tới và sau khoảng 30 năm tiếp theo, tầng ozon ở Nam Bán Cầu sẽ trở lại nguyên vẹn lại như xưa.

Khoa học chứng minh chỉ những người thông minh mới hay tắt báo thức 5 phút một lần rồi ngủ tiếp!

tinybook tinybook 2 ngày 23 giờ
Khoa học chứng minh chỉ những người thông minh mới hay tắt báo thức 5 phút một lần rồi ngủ tiếp!
Bạn có thể thông minh hơn, sáng tạo hơn và thậm chí hạnh phúc hơn những người cố gắng nhảy ngay xuống giường khi chuông báo thức vừa reo.

Đố tìm được ở đâu ngoài Trung Quốc: Chở hẳn một tòa nhà 5 tầng trên sông bằng tàu vận tải

tinybook tinybook 3 ngày 4 giờ
Đố tìm được ở đâu ngoài Trung Quốc: Chở hẳn một tòa nhà 5 tầng trên sông bằng tàu vận tải
Có thể bạn sẽ không tin nhưng chính xác thì bạn đang thấy cả một tòa nhà trôi lơ lửng trên sông ở Trung Quốc chứ không phải là hình ảnh hoặc video cắt ghép phi thực tế.

[Vietsub] Xin giới thiệu với bạn huyền thoại Stan Lee, diễn viên quần chúng nổi tiếng nhất mọi thời đại

tinybook tinybook 3 ngày 4 giờ
[Vietsub] Xin giới thiệu với bạn huyền thoại Stan Lee, diễn viên quần chúng nổi tiếng nhất mọi thời đại
Cụ Stan Lee đã đóng tròn vai ở Vũ trụ này, và có thể đang tung hoành tại một chân trời xa xôi nào khác.

Qualcomm có thể chính là kẻ đứng trong bóng tối để chơi xấu Apple

tinybook tinybook 23 giờ 29 phút
Qualcomm có thể chính là kẻ đứng trong bóng tối để chơi xấu Apple
Hóa ra cuộc chiến giữa các công ty công nghệ không chỉ có bề nổi, mà còn có phần chìm đầy rối ren.

Facebook tiếp tục thay đổi thuật toán, giảm tương tác đối với các bài viết giật title câu view và nội dung khiêu gợi

tinybook tinybook 23 giờ 53 phút
Facebook tiếp tục thay đổi thuật toán, giảm tương tác đối với các bài viết giật title câu view và nội dung khiêu gợi
Trong tuyên bố của Facebook, CEO Mark Zuckerberg cho biết người dùng tham gia tương tác rất nhiều với các bài viết giật title, mặc dù nội dung thực sự mang lại không có ý nghĩa gì hoặc là thông tin sai sự thật.

Mất người bạn thân trong một vụ tai nạn, hai anh chàng này đã xây dựng chatbot để giúp trò chuyện với người chết

tinybook tinybook 1 ngày 3 giờ
Mất người bạn thân trong một vụ tai nạn, hai anh chàng này đã xây dựng chatbot để giúp trò chuyện với người chết
Trò chuyện với người đã mất liệu rằng có phải ý tưởng hay?

Ngày 16/11 sẽ chuyển mạng giữ nguyên số, nhà mạng tự quy định mức phí chuyển đổi

tinybook tinybook 1 ngày 3 giờ
Ngày 16/11 sẽ chuyển mạng giữ nguyên số, nhà mạng tự quy định mức phí chuyển đổi
Ông Nguyễn Phong Nhã, Cục phó Cục Viễn thông cho biết, từ ngày 16/11/2018 các nhà mạng sẽ chính thức cung cấp dịch vụ chuyển mạng giữ nguyên số cho các thuê bao trả sau. Mức phí chuyển mạng giữ nguyên số do nhà mạng tự quy định.

Google Maps được tích hợp thêm tính năng chat, khiến cho ứng dụng bản đồ này quá tải

tinybook tinybook 1 ngày 4 giờ
Google Maps được tích hợp thêm tính năng chat, khiến cho ứng dụng bản đồ này quá tải
Google Maps ngày càng giống Facebook, với quá nhiều tính năng mà hầu hết bạn không thể nhớ.

Các sản phẩm dành cho doanh nghiệp của Microsoft đang ngấm ngầm thu thập dữ liệu cá nhân người dùng

tinybook tinybook 1 ngày 5 giờ
Các sản phẩm dành cho doanh nghiệp của Microsoft đang ngấm ngầm thu thập dữ liệu cá nhân người dùng
Microsoft thu thập và lưu trữ dữ liệu cá nhân về hành vi của từng người dùng các sản phẩm dành cho doanh nghiệp trên diện rộng, trong khi không có bất kỳ tài liệu công khai nào nhắc đến vấn đề này cả.

Công ty từng được coi là "Facebook của Trung Quốc" vừa phải bán mình với giá chỉ 60 triệu USD

tinybook tinybook 1 ngày 5 giờ
Công ty từng được coi là "Facebook của Trung Quốc" vừa phải bán mình với giá chỉ 60 triệu USD
Hồi tháng 3 năm nay, mạng xã hội Renren tại Trung Quốc chỉ có 31 triệu người dùng hàng tháng.

"X-File ở Romania": Hoang mang tột độ với đoạn video khó hiểu và kỳ bí nhất Quý IV năm 2018

tinybook tinybook 1 ngày 16 giờ
"X-File ở Romania": Hoang mang tột độ với đoạn video khó hiểu và kỳ bí nhất Quý IV năm 2018
Xem xong đoạn video trích xuất từ camera an ninh này, bạn sẽ đặt ra nghìn lẻ một câu hỏi vì sao...

Các nhà nghiên cứu đã đánh bại được những chương trình chặn quảng cáo mạnh mẽ nhất hiện nay

tinybook tinybook 1 ngày 17 giờ
Các nhà nghiên cứu đã đánh bại được những chương trình chặn quảng cáo mạnh mẽ nhất hiện nay
Các trình chặn quảng cáo đang rơi vào thế bất lợi trong cuộc chiến với các công ty quảng cáo Internet, gián tiếp đẩy người dùng "hứng mũi chịu sào" trước một loạt các hình thức tấn công mới.

"Toxic" được Oxford Dictionary bình chọn là từ ngữ của năm 2018

tinybook tinybook 1 ngày 23 giờ
"Toxic" được Oxford Dictionary bình chọn là từ ngữ của năm 2018
2018 là một năm "toxic", chúng ta biết và Nhà xuất bản Đại học Oxford cũng biết điều đó.

Ngành công nghiệp taxi Nhật Bản đẩy lùi cơn bão Uber như thế nào?

tinybook tinybook 2 ngày 1 giờ
Ngành công nghiệp taxi Nhật Bản đẩy lùi cơn bão Uber như thế nào?
Sự cạnh tranh đòi hỏi các công ty taxi truyền thống Nhật Bản hình thành một liên minh, báo chí nước này dẫn lời một quan chức trong ngành công nghiệp taxi.

Microsoft chính thức phát hành lại Windows 10 October Update (1809), link tải có trong bài

tinybook tinybook 2 ngày 4 giờ
Microsoft chính thức phát hành lại Windows 10 October Update (1809), link tải có trong bài
Dù bản cập nhật tháng 10 gặp lỗi song không ít người dùng đã kịp "lên đời" và cảm thấy vô cùng thích thú với tính năng "Dark Them" hay công cụ chụp màn hình Snip & Sketch của Windows 10 1809.

Mark Zuckerberg cấm các giám đốc cấp cao của Facebook sử dụng iPhone, nguyên nhân là do Tim Cook

tinybook tinybook 2 ngày 4 giờ
Mark Zuckerberg cấm các giám đốc cấp cao của Facebook sử dụng iPhone, nguyên nhân là do Tim Cook
CEO Tim Cook của Apple và CEO Mark Zuckerberg của Facebook có vẻ như không ưa gì nhau.

Ông Nguyễn Tử Quảng: Chỉ cần 5 doanh nghiệp công nghệ mũi nhọn đóng vai trò dẫn dắt, Việt Nam sẽ thực sự phát triển nhờ khoa học công nghệ!

tinybook tinybook 2 ngày 22 giờ
Ông Nguyễn Tử Quảng: Chỉ cần 5 doanh nghiệp công nghệ mũi nhọn đóng vai trò dẫn dắt, Việt Nam sẽ thực sự phát triển nhờ khoa học công nghệ!
CEO BKAV đánh giá tình hình phát triển công nghệ ở Việt Nam dù còn nhiều khó khăn, nhưng nếu vận dụng đúng cách, các doanh nghiệp trong nước có thể cạnh tranh với các tập đoàn hàng đầu thế giới.

Người đàn ông Hokkaido bị bắt vì "đến thăm" trung tâm mua sắm Aeon 2,7 triệu lần bằng GPS fake

tinybook tinybook 3 ngày 2 giờ
Người đàn ông Hokkaido bị bắt vì "đến thăm" trung tâm mua sắm Aeon 2,7 triệu lần bằng GPS fake
Cái giá của việc khai thác lỗ hổng một cách quá đà để nhận quà miễn phí.

Ứng dụng web mới của Google giúp bạn nén ảnh kích thước lớn mà không làm giảm quá nhiều chất lượng

tinybook tinybook 3 ngày 3 giờ
Ứng dụng web mới của Google giúp bạn nén ảnh kích thước lớn mà không làm giảm quá nhiều chất lượng
Squoosh thực sự là một ứng dụng web hữu ích mà bạn nên bookmark.

Jack Ma trở thành thần Tài hiện đại của Trung Quốc, được dân thờ cúng như thật!

tinybook tinybook 3 ngày 4 giờ
Jack Ma trở thành thần Tài hiện đại của Trung Quốc, được dân thờ cúng như thật!
Theo một nghiên cứu của City University of Hong Kong thì: Việc thờ phụng người nổi tiếng là một hiện tượng tất yếu trong xã hội, người trẻ tuổi có xu hướng hâm mộ các nhân vật liên quan đến ngành giải trí, sau khi ra trường họ sẽ chú ý tới những tấm gương thành công trong sự nghiệp.

Facebook Messenger quay trở lại giao diện cũ, sau ít giờ thử nghiệm giao diện mới

tinybook tinybook 3 ngày 4 giờ
Facebook Messenger quay trở lại giao diện cũ, sau ít giờ thử nghiệm giao diện mới
Facebook âm thầm cập nhật lại giao diện cũ cho ứng dụng Messenger mà không rõ lý do.

Giữa lúc tranh chấp pháp lý chưa có hồi kết, Apple đang lên kế hoạch "săn trộm" nhân viên Qualcomm

tinybook tinybook 21 giờ 38 phút
Giữa lúc tranh chấp pháp lý chưa có hồi kết, Apple đang lên kế hoạch "săn trộm" nhân viên Qualcomm
Sau khi ngừng sử dụng modem kết nối di động của Qualcomm trong các mẫu iPhone mới, "Táo khuyết" tiếp tục muốn gây khó khăn cho hãng sản xuất chip của Mỹ bằng cách lôi kéo nhân viên của họ.

Jeff Bezos trải lòng với nhân viên: "Amazon sớm muộn cũng phá sản, việc của chúng ta là trì hoãn điều này càng lâu càng tốt"

tinybook tinybook 23 giờ 16 phút
Jeff Bezos trải lòng với nhân viên: "Amazon sớm muộn cũng phá sản, việc của chúng ta là trì hoãn điều này càng lâu càng tốt"
Jeff Bezos trải lòng với nhân viên: "Amazon sớm muộn cũng phá sản, việc của chúng ta là trì hoãn điều này càng lâu càng tốt"

Kế hoạch Thiên hà Vệ tinh của SpaceX được FCC chấp thuận, 7.518 vệ tinh sẽ được phóng từ năm tới

tinybook tinybook 1 ngày 18 phút
Kế hoạch Thiên hà Vệ tinh của SpaceX được FCC chấp thuận, 7.518 vệ tinh sẽ được phóng từ năm tới
Với số lượng vệ tinh bổ sung này, SpaceX sẽ có trong tay khoảng 10.000 vệ tinh, nhiều hơn bất cứ công ty nào khác, để mang internet tới các vùng xa xôi.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat