نبذة تعريفية عن عملية تآكل المواد والطرق المستخدمة لحفظها

2011 تجارب علمية استخدام المواد

غريس و ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

عملية تآكل المواد طرق حفظ المواد من التآكل الكيمياء

يمكن للتفاعلات الكيميائية مع الهواء والمطر أن تسبب الأضرار لمواد كثيرة، ونطلق على هذه العملية اسم «التآكل».

وقد يستغرق تآكل بعض المواد آلاف السنين، في حين يتآكل بعضها الآخر بلحظة واحدة.

هل لاحظت كيف تكون قطعة النقد المعدنية الجديدة أكثر لمعاناً من قطعة النقد القديمة، أو كيف يعلو الصدأ السيارات مع مرور الزمن؟ تتبدل القطع النقدية المعدنية والسيارات تدريجياً بسبب

 

يحدث التآكل عندما تتعرض ذرّات سطح جسم من الأجسام إلى تفاعل كيميائي مع ذرّات من الجو المحيط بها، ويقوم هذا التفاعل الكيميائي بإنتاج مواد جديدة تستطيع تغيير لون وتركيب المادة.

ومن المحتمل ألا تتماسك هذه المواد الجديدة مع المادة الأصلية بقوة، ما يؤدي إلى تغير سطح المادة الأصلية ليصبح خشناً أو ضعيفاً.

ويمكن أن يبلى بسهولة بسبب الرياح أو الأمطار، لذلك فإن التآكل مشكلة شائعة بين معادن عديدة، ولعل الحديد هو المعدن الذي يتأثر غالباً أكثر من غيره بالتآكل.

 

عندما يتآكل الحديد فإنه يتحد مع الماء وجزيئات الأكسجين من الهواء ويشكل مادة جديدة تسمى أكسيد الحديد ولها لون بني ضارب إلى الحمرة. وهذه المادة هي الصدأ.

عندما يبدأ الحديد بالصدأ فإنه يتآكل بسرعة أكبر، إن الحديد النقي الناعم الملمس وكتيم (لا ينفذ إليه الماء)، لكن الصدأ خشن الملمس يمكن أن يتشرب الهواء والماء، وهذا ما يسرّع في عملية الصدأ.

عندما يتكوّن الصدأ وينفصل عن السطح المعدني يتعرّض الحديد الجديد للهواء، ما يؤدي إلى تآكله أيضاً، كما تصبح بنية الحديد ضعيفة عندما يتحول إلى صدأ، لذلك ينبغي حماية الحديد المستخدم في صناعة السيارات والآلات أو الأبنية بطريقة أو بأخرى.

 

– سرعة التآكل

هناك العديد من المعادن المختلفة، ويتآكل كلٌ منها بمعدل مختلف أيضاً، فعندما يلامس معدن البوتاسيوم الماء يتآكل بسرعة لدرجة تجعله يحترق، بل إن بعض المعادن، مثل الروبيديوم والسيزيوم، تنفجر لدى ملامستها الماء.

وفي حال تعرّض الصوديوم للهواء فإنه يبدأ بالتآكل في عضون دقائق قليلة فقط.

لكن بعض المعادن الأخرى تتآكل ببطء، فالبلاتين والذهب ومعدنان مميزان جداً لأنهما في حالتهما النقية لا يتآكلان أبداً في الهواء، ولهذا السبب يُستخدم البلاتين في صناعة الإلكترودات والدارات الإلكترونية، وللسبب ذاته أيضا يفضّل الناس استعمال الذهب في المجوهرات.

 

وهناك طرق عديدة لمنع حدوث التآكل، ومن بين أسهل تلك الوسائل هي طلاء المعادن أو تغليفها بالبلاستيك. تشكل هذه الطبقة الخارجية حاجزاً بين المعدن والهواء، ولكن في حال حدوث بعض التشققات في تلك الطبقة سيتآكل المعدن بسرعة.

وهناك أسلوب آخر يعتمد على تغليف المعدن بمعدن مختلف لا يتآكل إلا ببطء شديد، والحديد المجلفن محمي بهذه الطريقة.

حيث تتآكل طبقة الزنك التي تغلف سطح الحديد بصورة أبطأ من تآكل الحديد، وبذلك تحول دون صدئه، ويبقى الحديد سليماً ولو تعرّض الزنك للخدش، لذلك نجد حاويات القمامة والمواسير المعدنية والسقوف المعدنية المموجة جميعها مصنّعة من الحديد المجلفن.

 

ومن بين الطرق الجيدة الأخرى التي تمنع حدوث التآكل هي الجمع بين المعادن المختلفة عن طريق خلطها مع بعضها بينما تكون منصهرة. ويسمى الخليط الناتج «سبيكة»، فالفولاذ المقاوم (ستانلس ستيل)، على سبيل المثال، هو سبيكة من الحديد والكروم والنيكل ويقاوم الصدأ بصورة كاملة.

كما تطلى أحياناً بعض الأجسام القيمة، كالتماثيل، بالذهب لمنع التآكل، فضلاً عن إكسابها مظهراً جميلاً لكن هذه الطريقة باهظة التكاليف.

 

– الزنجار وفقدان لمعة المعادن

تتكوّن أحياناً طبقة رقيقة من التآكل على المعادن يُطلق عليها إما فقدان اللمعة أو «الزِنْجار» ( غشاء العِتْق أو الغشاء الأكسيدي الملوَّن).

وقد يكون للزِنْجار ألوان متعددة وجميلة جداً، وهو السبب الذي يجعل الكثير من الفنانين والنحاتين يستخدمون أنواعاً من المعادن قابلة للتآكل بهدف الحصول على زِنْجار بألوان رائعة.

فالبرونز مثلاً معدن يكتسب بسرعة زِنْجار أخضر اللون وجميل المظهر، وغالباً ما يُستعمل في نحت التماثيل وصنع القدور.

 

كما يتفاعل النحاس أيضاً بسرعة مع الأكسجين ويشكل زِنْجار أزرق ضارباً إلى الخضرة يمكن تنظيفه بواسطة حامض خفيف، مثل عصير الليمون، وكذلك الأمر بالنسبة للفضة التي تتفاعل مع الأكسجين وتكوّن زِنْجار أسود اللون.

وإذا كان والداك يملكان أدوات الطعام وأطباقاً من الفضة محفوظة داخل خزانة، لابدّ أنهما يقومان أحياناً بتنظيف تلك الأدوات والآنية الفضية بواسطة مادة تلميع الفضة من أجل إزالة طبقة الزِنْجار واسترجاع لمعان أدوات المائدة.

عندما تذهب إلى المتحف القِ نظرة على بعض القدور والآنية والتماثيل المعدنية القديمة وحاول أن تخمّن نوع المعدن المستخدم في صنعها من خلال لون الزِنْجار الذي يغطيها.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]