Odporność na korozję
Także: Odporność chemiczna, Odporność na utlenianie, Trwałość korozyjna
Odporność na korozję oznacza zdolność materiału do trwałego przeciwstawiania się atakom chemicznym ze strony wilgoci, tlenu, kwasów lub innych wpływów otoczenia, bez istotnej zmiany powierzchni lub struktury.
Odporność na korozję jest jedną z najważniejszych właściwości fizykochemicznych, która odróżnia metale szlachetne od metali nieszlachetnych. Opisuje ona, jak silnie materiał opiera się atakowi reaktywnych substancji - tlenu, wody, kwasów, fluorowców - nie wykazując mierzalnej degradacji. Im wyższy elektrochemiczny potencjał standardowy metalu, tym mniej chętnie oddaje on elektrony i tym bardziej jest odporny na atak utleniający.
Podstawa elektrochemiczna
Korozja jest w istocie reakcją elektrochemiczną: metal ulega utlenieniu (traci elektrony), a utleniacz w otoczeniu zostaje zredukowany. Metale o wysokim potencjale standardowym względem standardowej elektrody wodorowej (NHE) prawie nie skłaniają się do utleniania - uważane są za "szlachetne".
| Metal | Potencjał standardowy (V vs. NHE) | Typowy atakujący |
|---|---|---|
| Złoto (Au) | +1,50 | Woda królewska, roztwór cyjanku |
| Platyna (Pt) | +1,19 | Woda królewska, gorący kwas siarkowy |
| Pallad (Pd) | +0,95 | Woda królewska, stężony kwas azotowy |
| Srebro (Ag) | +0,80 | Związki siarki (H2S), kwas azotowy |
| Miedź (Cu) | +0,34 | Wilgotne powietrze (patyna), kwas azotowy |
| Żelazo (Fe) | -0,44 | Tlen + woda (rdza) |
Metale o ujemnym potencjale standardowym korodują w warunkach normalnych spontanicznie; złoto i metale grupy platynowców są tak szlachetne, że pozostają stabilne nawet w stężonych pojedynczych kwasach.
Dlaczego złoto jest praktycznie niekorodujące
Złoto nie reaguje ani z tlenem z powietrza, ani z wodą, ani z większością kwasów. Nawet po tysiącleciach znaleziska złota zachowują swoją metaliczną powierzchnię. Jedynie woda królewska (mieszanina 1:3 kwasu azotowego i solnego) rozpuszcza złoto, ponieważ powstają przy tym aniony tetrachlorozłocianowe, które przesuwają równowagę:
Au + HNO3 + 4 HCl -> H[AuCl4] + NO(gaz) + 2 H2O
Roztwór cyjanku także atakuje złoto - zasada ta wykorzystywana jest przemysłowo w ługowaniu cyjankowym do pozyskiwania złota.
Srebro: szlachetne, ale wrażliwe na siarkę
Srebro ma wprawdzie dodatni potencjał standardowy, ale wykazuje słabość wobec związków siarki. Siarkowodór (H2S) i organiczne związki siarki w powietrzu reagują z powierzchnią do czarnego siarczku srebra (Ag2S) - znane matowienie. Reakcja ta nie jest klasycznym atakiem tlenu, lecz siarczkowaniem, i można ją cofnąć przez polerowanie.
Platyna i pallad
Platyna jest odporna na niemal wszystkie substancje chemiczne. Rozpuszcza się w gorącej wodzie królewskiej i w ciekłym metalu alkalicznym, ale opiera się pojedynczym kwasom nawet w wysokiej temperaturze. Pallad jest nieco mniej odporny: stężony kwas azotowy go atakuje. Oba metale nie tworzą stabilnych tlenków w warunkach normalnych.
Praktyczne znaczenie dla inwestorów i przemysłu
Dla inwestorów odporność na korozję ma bezpośrednie konsekwencje:
- Zachowanie wartości: monety i sztabki ze złota i platyny mogą być przechowywane przez pokolenia bez utraty jakości. Użycie kalkulatora wartości przetopienia zakłada, że próba fizycznie się zachowuje - co przy metalach szlachetnych jest gwarantowane.
- Sprawdzanie autentyczności: wzory korozji pomagają przy próbie kwasowej: egzemplarze fałszywe (np. pozłacany wolfram) reagują z kwasem azotowym, złoto nie.
- Przemysł: odporność na korozję czyni metale szlachetne niezbędnymi w stykach elektronicznych, katalizatorach, wyrobach medycznych i protetyce zębowej.
W skrócie
Odporność na korozję jest fizykochemiczną podstawą tego, że metale szlachetne trwale zachowują swoją wartość materiału - są używane jako środek przechowywania wartości od tysiącleci nie ze względu na połysk, lecz na swoją elektrochemiczną bezczynność. Kto śledzi aktualną cenę złota lub cenę platyny, handluje substancjami, których fizycznej stabilności nie podważa żadna substancja chemiczna na świecie - poza wodą królewską.