योग्य उत्तर पर्याय २ (केवळ रासायनिक प्रतिक्रिया / Only chemical reactions) आहे.
गंज (Corrosion - क्षरण) ची शास्त्रीय व्याख्या आणि प्रक्रिया:
1.
गंज / क्षरणाची व्याख्या:
•
सभोवतालच्या वातावरणातील घटक (हवेतील ऑक्सिजन, बाष्प, ओलावा, आम्ल किंवा इतर रसायने) यांच्याशी रासायनिक किंवा विद्युत-रासायनिक अभिक्रिया होऊन धातू हळूहळू झिजण्याची व त्यांचे रूपांतर अवांछित संयुगांमध्ये (उदा. ऑक्साईड्स, हायड्रॉक्साईड्स, सल्फाईड्स) होण्याची प्रक्रिया म्हणजे गंज किंवा क्षरण (Corrosion) होय.
•
ही पूर्णतः एक रासायनिक व विद्युत-रासायनिक अभिक्रिया (Chemical / Electrochemical reaction) आहे.
2.
लोहाचे गंजणे (Rusting of Iron) - रासायनिक अभिक्रिया:
•
लोहावर गंज चढताना लोखंडाचे एनोडिक ऑक्सिडीकरण होते:
$$\text{अ‍ॅनोड: } 2Fe \rightarrow 2Fe^{2+} + 4e^-$$
$$\text{कॅथोड: } O_2 + 4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H_2O$$
•
एकूण रासायनिक अभिक्रिया:
$$4Fe + 3O_2 + 2xH_2O \rightarrow 2Fe_2O_3 \cdot xH_2O \text{ (गंज / Rust)}$$
•
या अभिक्रियेत नवीन रासायनिक पदार्थ (हायड्रेटेड फेरिक ऑक्साईड) तयार होतो, ज्यामुळे तो मूळ स्थितीत भौतिक प्रक्रियेने परत आणता येत नाही (हा कायमस्वरूपी रासायनिक बदल आहे).
3.
भौतिक बदलांमध्ये केवळ आकार किंवा अवस्था बदलते (उदा. बर्फ वितळणे), परंतु धातूचे गंजणे हा मूळ रासायनिक गुणधर्म बदलणारा बदल आहे.
म्हणून गंज हा केवळ रासायनिक प्रतिक्रियेचा परिणाम आहे.
गंज रोखण्याच्या पद्धती:
1.
गॅल्व्हनायझेशन (Galvanization / जस्तलेपन): लोखंडावर जस्ताचा (Zinc) थर देणे.
2.
कथिललेपन (Tinning / कलई करणे): तांबे-पितळेवर कथिलाचा (Tin) थर देणे.
3.
संमिश्रीकरण (Alloying): लोखंडात क्रोमियम व निकेल मिसळून स्टेनलेस स्टील बनवणे.
translate
English Explanation / स्पष्टीकरण:
The correct answer is Option 2 (Only chemical reactions).
Scientific fundamentals of corrosion:
1.
Definition of Corrosion:
•
Corrosion is the natural, spontaneous degradation and deterioration of a refined metal into a chemically more stable thermodynamic form (such as its oxide, hydroxide, or sulfide) through chemical and electrochemical reactions with its environmental surroundings.
•
It is strictly a chemical process involving oxidation-reduction reactions.
2.
Electrochemical Mechanism of Rusting (Iron):
•
When iron is exposed to moist air containing dissolved oxygen, galvanic micro-cells form on the surface:
$$\text{Anodic oxidation: } 2Fe(s) \rightarrow 2Fe^{2+}(aq) + 4e^-$$
$$\text{Cathodic reduction: } O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^- \rightarrow 2H_2O(l)$$
•
The ferrous ions react further with oxygen and water to yield hydrated ferric oxide (rust):
$$4Fe^{2+} + O_2 + (4+2x)H_2O \rightarrow 2Fe_2O_3 \cdot xH_2O(s) + 8H^+$$
•
Rusting is an irreversible chemical change that alters the atomic bonding and composition of the metal.
3.
Physical reactions (like state changes or mechanical cutting) do not alter the chemical identity of matter; corrosion is strictly chemical.
Hence, corrosion takes place solely as a result of chemical reactions.
Methods to prevent corrosion:
•
Galvanization: Coating steel/iron with a sacrificial layer of Zinc ($Zn$).
•
Electroplating: Coating with Chromium or Nickel.
•
Alloying: Producing Stainless Steel ($Fe + Cr + Ni + C$).
