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कोरोजन और इसकी रोकथाम: इंजीनियरिंग केमिस्ट्री वन शॉट रिवीजन (यूनिट 5)

कोरोजन क्या है? (मूल अवधारणा)

कोरोजन धातुओं का विनाश (डिस्ट्रक्शन ऑफ़ मेटल) है। यह तब होता है जब कोई एक्टिव धातु निम्नलिखित तीन चीज़ों के संपर्क में आती है:

  • एयर (ऑक्सीजन)
  • मॉइस्चर (नमी)
  • एसिड

ये तीन मुख्य कारण हैं। इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से, कोरोजन को समझने और रोकने के लिए हम इसके दो मुख्य प्रकारों, ड्राई कोरोजन और वेट कोरोजन, का अध्ययन करेंगे।


ड्राई कोरोजन (Dry Corrosion)

ड्राई कोरोजन बिना पानी या नमी के, केवल शुष्क गैसों (मुख्यतः ऑक्सीजन) के सीधे रासायनिक अभिक्रिया से होने वाला कोरोजन है।

ड्राई कोरोजन का मैकेनिज्म (Mg-Cr मिश्रधातु का उदाहरण)

  1. एड्सॉर्प्शन: ऑक्सीजन, मैग्नीशियम-क्रोमियम मिश्रधातु की सतह पर अवशोषित (एड्सॉर्ब) होती है।
  2. ऑक्साइड फिल्म का निर्माण: अभिक्रिया के बाद सतह पर मैग्नीशियम ऑक्साइड (MgO) और क्रोमियम ऑक्साइड (Cr₂O₃) की एक फिल्म बनती है।
    • रासायनिक अभिक्रिया:
      • 2Mg + O₂ → 2MgO
      • 4Cr + 3O₂ → 2Cr₂O₃
  3. ऑक्साइड फिल्म की वृद्धि (Growth): यह फिल्म बढ़ती है और इसमें छोटे-छोटे छिद्र (पोर) विकसित हो सकते हैं।
  4. परिणाम: छिद्रों के कारण फिल्म "नॉन-प्रोटेक्टिव" हो जाती है, जिससे ऑक्सीजन अंदर प्रवेश करती है और धातु का आगे ऑक्सीकरण (कोरोजन) जारी रहता है।

पोरस बनाम नॉन-पोरस ऑक्साइड फिल्म

| विशेषता | पोरस फिल्म (जैसे MgO) | नॉन-पोरस फिल्म (जैसे Cr₂O₃) | | :--- | :--- | :--- | | संरचना | छोटे-छोटे छिद्र (कैविटी) होते हैं | सघन, बिना छिद्रों वाली | | व्यवहार | नॉन-प्रोटेक्टिव; ऑक्सीजन को गुज़रने देती है | प्रोटेक्टिव; ऑक्सीजन को अवरुद्ध करती है | | कोरोजन दर | तेज़ (हाई रेट) | धीमी (लो रेट), रुक सकती है |

नोट: ड्राई कोरोजन की परिभाषा: यह किसी धातु का शुष्क गैसों (मुख्यतः ऑक्सीजन) के बिना नमी के सीधे क्रिया द्वारा कोरोजन है।


वेट कोरोजन (Wet Corrosion)

वेट कोरोजन पानी या नमी की उपस्थिति में इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रिया द्वारा होने वाला कोरोजन है। इसका सबसे आम उदाहरण लोहे का जंग लगना (Rusting of Iron) है।

वेट कोरोजन की शर्तें (Conditions)

  • नमी या जलीय इलेक्ट्रोलाइट (पानी, अम्ल, लवण) की उपस्थिति
  • ऑक्सीजन या अन्य ऑक्सीकारक एजेंट की उपलब्धता
  • एक ही धातु की सतह पर एनोडिक और कैथोडिक क्षेत्रों का बनना
  • इन क्षेत्रों के बीच इलेक्ट्रॉन प्रवाह के लिए विद्युत चालकता

एनोडिक और कैथोडिक अभिक्रियाएँ

  • एनोडिक अभिक्रिया (ऑक्सीकरण): धातु परमाणु इलेक्ट्रॉन खोकर आयन बनाता है।
    • उदाहरण: Fe → Fe²⁺ + 2e⁻
  • कैथोडिक अभिक्रिया (अपचयन): ऑक्सीजन और इलेक्ट्रॉन मिलकर हाइड्रॉक्सिल आयन (ओएच⁻) बनाते हैं।
    • अम्लीय माध्यम में: O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂O
    • उदासीन/क्षारीय माध्यम में: O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻
  • समग्र अभिक्रिया: धातु आयन और हाइड्रॉक्सिल आयन मिलकर अंततः जंग (हाइड्रेटेड फेरिक ऑक्साइड) बनाते हैं।

कोरोजन की दर को प्रभावित करने वाले कारक (3 मुख्य कारक)

  1. धातु की प्रकृति (Nature of Metal): अभिक्रियाशील धातुएँ (जैसे आयरन) कम अभिक्रियाशील धातुओं (जैसे सोना) की तुलना में तेज़ी से कोरोड होती हैं।
  2. नमी और ऑक्सीजन की उपस्थिति: जितनी अधिक नमी या ऑक्सीजन, उतनी तेज़ कोरोजन दर (जैसे नम हवा में लोहा जल्दी जंग खाता है)।
  3. तापमान: उच्च तापमान पर रासायनिक अभिक्रियाएँ तेज़ हो जाती हैं, जिससे कोरोजन की दर बढ़ जाती है।

इलेक्ट्रोप्लेटिंग (Electroplating)

यह एक धातु की पतली परत को दूसरी धातु पर विद्युत धारा (इलेक्ट्रिसिटी) की सहायता से चढ़ाने की प्रक्रिया है। इस प्रक्रिया को गहराई से समझने के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरिंग यूनिट 1: डायोड्स का कम्प्लीट वन शॉट पढ़ें, जहां विद्युत धारा के सिद्धांतों का विस्तार से वर्णन है।

उपयोग (Applications)

  • कोरोजन से सुरक्षा: कोटिंग धातु पहले कोरोड होती है, जिससे आधार धातु सुरक्षित रहती है।
  • सुंदरता में वृद्धि: चमकीला और आकर्षक सतह प्रदान करती है (जैसे कार के डोर हैंडल पर क्रोमियम प्लेटिंग, गहनों पर सोना/चांदी चढ़ाना)।

नुकसान (Disadvantages)

  • महंगी प्रक्रिया: इसमें रसायन और बिजली की आवश्यकता होती है।
  • प्रदूषण: रासायनिक उपयोग से पर्यावरण प्रदूषण हो सकता है।

एनोडिक और कैथोडिक कोटिंग: कौन अधिक सुरक्षात्मक?

यह कोरोजन रोकथाम की एक महत्वपूर्ण अवधारणा है।

एनोडिक कोटिंग (Anodic Coating)

  • परिभाषा: कोटिंग धातु, आधार धातु से अधिक अभिक्रियाशील (एक्टिव) होती है।
  • व्यवहार: यह स्वयं पहले कोरोड होती है, जिससे आधार धातु सुरक्षित रहती है।
  • क्षति पर: भले ही कोटिंग खरोंच जाए या टूट जाए, यह आधार धातु की रक्षा करती रहती है।
  • उदाहरण: लोहे पर जिंक की कोटिंग (गैल्वेनाइजेशन)।
  • सुरक्षा स्तर: अधिक सुरक्षात्मक (More Protective)।

कैथोडिक कोटिंग (Cathodic Coating)

  • परिभाषा: कोटिंग धातु, आधार धातु से कम अभिक्रियाशील (लेस एक्टिव) होती है।
  • व्यवहार: यह केवल तब तक सुरक्षा करती है जब तक कोटिंग अखंडित (अनब्रोकन) रहती है।
  • क्षति पर: यदि कोटिंग टूट जाए, तो आधार धातु तेज़ी से कोरोड होने लगती है।
  • उदाहरण: लोहे पर टिन की कोटिंग (टिन प्लेटिंग)।
  • सुरक्षा स्तर: कम सुरक्षात्मक।

निष्कर्ष: एनोडिक कोटिंग अधिक प्रभावी और सुरक्षात्मक होती है क्योंकि यह स्वयं को बलिदान कर आधार धातु की रक्षा करती है।

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