Corrosion Questions in Gujarati

(B) કાટ લાગવાની પ્રક્રિયામાં આયર્નનું ઓક્સિડેશન અને ઓક્સિજનનું રિડક્શન થાય છે.
$1$. એનોડ પર: $2Fe(s) \to 2Fe^{2+}(aq) + 4e^-$.
$2$. કેથોડ પર: $O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^- \to 2H_2O(l)$.
$3$. $Fe^{2+}$ આયનોનું વાતાવરણીય ઓક્સિજન દ્વારા વધુ ઓક્સિડેશન થઈને $Fe^{3+}$ આયનો બને છે,જે જળયુક્ત ફેરિક ઓક્સાઇડ $(Fe_2O_3 \cdot xH_2O)$ બનાવે છે,જેને કાટ કહેવાય છે.
$4$. વિકલ્પ $B$ ખોટો છે કારણ કે ધાત્વિક આયર્નનું ઓક્સિડેશન થાય છે,રિડક્શન નહીં,અને તે $Fe^{2+}$ અથવા $Fe^{3+}$ આયનો બનાવે છે,$Fe^{2-}$ આયનો નહીં.

(C) . મેગ્નેશિયમ એક બલિદાન એનોડ (sacrificial anode) તરીકે કાર્ય કરે છે કારણ કે તે લોખંડ કરતા વધુ સક્રિય છે. તે લોખંડના બદલે ઓક્સિડેશન પામે છે,જેનાથી વહાણના લોખંડના ભાગને પાણી અને ક્ષારથી થતા કાટ સામે રક્ષણ મળે છે.

(A) ગેલ્વેનાઈઝેશન એ સ્ટીલ અથવા લોખંડ પર ઝિંકનું રક્ષણાત્મક પડ ચડાવવાની પ્રક્રિયા છે,જેથી કાટ લાગતો અટકાવી શકાય.
સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિ હોટ-ડિપ ગેલ્વેનાઈઝેશન છે,જેમાં ભાગોને પીગળેલા ગરમ ઝિંકના બાથમાં ડૂબાડવામાં આવે છે.

(B) ગેલ્વેનાઈઝિંગ એ લોખંડ કે સ્ટીલને કાટ લાગતો અટકાવવા માટે તેના પર ઝિંકનું રક્ષણાત્મક પડ ચડાવવાની પ્રક્રિયા છે.
આ હેતુ માટે $Zn$ નો ઉપયોગ થાય છે કારણ કે તે બલિદાન એનોડ (sacrificial anode) તરીકે કાર્ય કરે છે,જે લોખંડના પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(E^o = -0.44 \ V)$ ની સરખામણીમાં વધુ ઋણ પોટેન્શિયલ $(E^o = -0.76 \ V)$ ધરાવતું હોવાથી લોખંડનું રક્ષણ કરે છે.

(B) . મેગ્નેશિયમ લોખંડ કરતા વધુ ઇલેક્ટ્રોપોઝિટિવ અને સક્રિય છે. જ્યારે લોખંડની પાઈપો સાથે જોડવામાં આવે છે,ત્યારે મેગ્નેશિયમ સેક્રિફિશિયલ એનોડ તરીકે કાર્ય કરે છે અને લોખંડ કરતા વધુ સરળતાથી ઓક્સિડાઈઝ થાય છે (ધન આયનોમાં રૂપાંતરિત થાય છે),જેનાથી લોખંડની પાઈપો કાટથી સુરક્ષિત રહે છે.

(B) એલ્યુમિનિયમનો ક્ષારણ અવરોધ તેની સપાટી પર $Al_2O_3$ (એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ) ના પાતળા,અભેદ્ય સ્તરના નિર્માણને કારણે છે જે જ્યારે ધાતુ હવાના સંપર્કમાં આવે છે ત્યારે બને છે. આ સ્તર અંતર્ગત ધાતુના વધુ ઓક્સિડેશનને અટકાવે છે,જેને રક્ષણાત્મક પેસિવિશન કહેવામાં આવે છે.

(C) એલ્યુમિનિયમ તેની સપાટી પર એક રક્ષણાત્મક ઓક્સાઇડ સ્તર બનાવે છે,જે વધુ ઓક્સિડેશનને અટકાવે છે,જ્યારે લોખંડ પર બનતું ઓક્સાઇડ સ્તર છિદ્રાળુ હોય છે અને રક્ષણ પૂરું પાડતું નથી.

(B) $Al$ (એલ્યુમિનિયમ) વાતાવરણીય ઓક્સિજન સાથે પ્રક્રિયા કરીને તેની સપાટી પર એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ $(Al_2O_3)$ નું પાતળું,સ્થિર અને છિદ્રાળુ ન હોય તેવું પડ બનાવે છે.
આ ઓક્સાઇડનું પડ એક રક્ષણાત્મક અવરોધ તરીકે કાર્ય કરે છે જે ધાતુના વધુ ઓક્સિડેશન અને ક્ષારણને અટકાવે છે.

(B) ક્ષારણ એ એક વિદ્યુત-રાસાયણિક ઘટના છે.

(D) લોખંડનું કાટ લાગવું એ એક વિદ્યુત-રાસાયણિક પ્રક્રિયા છે.
ભેજ અને ઓક્સિજનની હાજરીમાં,લોખંડની સપાટી એક નાના વિદ્યુત-રાસાયણિક કોષ તરીકે કાર્ય કરે છે.
એનોડ પરની પ્રક્રિયા લોખંડનું ઓક્સિડેશન છે: $2Fe(s) \rightarrow 2Fe^{2+} + 4e^-$.
કેથોડ પરની પ્રક્રિયામાં $H^{+}$ આયનોની હાજરીમાં ઓક્સિજનનું રિડક્શન થાય છે: $O_2(g) + 4H^{+}(aq) + 4e^- \rightarrow 2H_2O(l)$.
આમ,$H^{+}$ આયનોની હાજરી કેથોડિક પ્રક્રિયાને ઉદ્દીપિત કરે છે,જેનાથી કાટ લાગવાની પ્રક્રિયા ઝડપી બને છે.

(A) એનોડ પર,લોખંડનું ઓક્સિડેશન થાય છે: $2Fe(s) \to 2Fe^{2+}(aq) + 4e^-$.
કેથોડ પર,પાણીની હાજરીમાં ઓગળેલા ઓક્સિજનનું રિડક્શન થાય છે: $O_2(g) + 2H_2O(l) + 4e^- \to 4OH^-(aq)$.
સમગ્ર પ્રક્રિયા છે: $2Fe(s) + O_2(g) + 2H_2O(l) \to 2Fe(OH)_2(s)$.
$Fe(OH)_2$ નું વાતાવરણીય ઓક્સિજન દ્વારા વધુ ઓક્સિડેશન થઈને $Fe_2O_3 \cdot xH_2O$ (કાટ) બને છે.

(A) જલીય ક્ષારણના વિદ્યુતરાસાયણિક સિદ્ધાંતમાં,ધાતુની સપાટી એક નાના વિદ્યુતરાસાયણિક કોષ તરીકે કાર્ય કરે છે.
એનોડ પર,આયર્નનું ઓક્સિડેશન થાય છે: $Fe_{(s)} \to Fe^{2+}_{(aq)} + 2e^-$.
કેથોડ પર,એનોડ પર મુક્ત થયેલા ઇલેક્ટ્રોન $H^+$ આયનોની હાજરીમાં ઓક્સિજનના રિડક્શન દ્વારા વપરાય છે:
$O_{2(g)} + 4H^+_{(aq)} + 4e^- \to 2H_2O_{(l)}$.

(D) . લોખંડ.
લોખંડ ભેજ અને ઓક્સિજનની હાજરીમાં ઓક્સિડેશન પામીને હાઇડ્રેટેડ આયર્ન$(III)$ ઓક્સાઇડ બનાવે છે,જેને સામાન્ય રીતે કાટ કહેવામાં આવે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા: $4Fe(s) + 3O_2(g) + 2xH_2O(l) \to 2Fe_2O_3 \cdot xH_2O(s)$.

(D) કાટ એ જળયુક્ત આયર્ન$(III)$ ઓક્સાઈડ છે,જેને રાસાયણિક રીતે $Fe_2O_3 \cdot xH_2O$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.
તે ભેજ અને ઓક્સિજનની હાજરીમાં આયર્નના ઓક્સિડેશન દ્વારા રચાય છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$Fe_2O_3 + Fe(OH)_3$ એ કાટનું બંધારણ દર્શાવે છે જે જળયુક્ત ઓક્સાઈડ અને હાઈડ્રોક્સાઈડનું મિશ્રણ છે.

(A) ગેલ્વેનાઈઝેશન એ લોખંડને કાટ લાગતો અટકાવવા માટે તેના પર $zinc$ નું રક્ષણાત્મક પડ ચડાવવાની પદ્ધતિ છે.
આ સામાન્ય રીતે હોટ-ડિપ પ્રક્રિયા દ્વારા કરવામાં આવે છે જેમાં લોખંડને પીગળેલા $zinc$ માં ડૂબાડવામાં આવે છે.
$Zinc$ એક બલિદાન એનોડ તરીકે કાર્ય કરે છે,જે લોખંડને ઓક્સિડેશનથી સુરક્ષિત રાખે છે.

(A) ગેલ્વેનાઈઝેશન એ કાટને રોકવા માટે સ્ટીલ અથવા લોખંડ પર રક્ષણાત્મક $Zn$ નું પડ ચઢાવવાની પ્રક્રિયા છે.
તેમાં લોખંડ અથવા સ્ટીલની સપાટી પર ઝિંકનું સ્તર જમા કરવામાં આવે છે.
ઝિંક એક બલિદાન આપતા એનોડ (sacrificial anode) તરીકે કાર્ય કરે છે,જેનો અર્થ છે કે તે લોખંડ કરતાં પહેલાં ક્ષારણ પામે છે,જેનાથી નીચેની ધાતુ ઓક્સિડેશનથી સુરક્ષિત રહે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(B) લોખંડને કાટ લાગવા માટે ઓક્સિજન અને પાણી બંને જરૂરી છે. $Fe$ સૂકી હવામાં કાટ લાગતું નથી. ભેજવાળી હવામાં ઓક્સિજન અને પાણીની વરાળ બંને હાજર હોય છે,જે હાઇડ્રેટેડ આયર્ન$(III)$ ઓક્સાઇડ,$Fe_2O_3 \cdot xH_2O$ બનાવે છે,જેને સામાન્ય રીતે કાટ કહેવામાં આવે છે.

(A) સાચો વિકલ્પ $(A)$ છે.
આ કેથોડિક સુરક્ષા અથવા બલિદાન સુરક્ષાનું ઉદાહરણ છે.
$Mg$ નો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ $Fe$ કરતા વધુ ઋણ હોય છે,જેનો અર્થ છે કે તે વધુ સક્રિય છે અને એનોડ તરીકે કાર્ય કરે છે.
$Mg$ એ $Fe$ કરતા વધુ સરળતાથી ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે $(Mg \rightarrow Mg^{2+} + 2e^-)$,જેનાથી લોખંડનું ઓક્સિડેશન અટકે છે.

(C) ક્રોમ પ્લેટિંગ સ્ટીલની સપાટી પર એક રક્ષણાત્મક સ્તર પૂરું પાડે છે,જે ઓક્સિજન અને ભેજ જેવા ક્ષારક પદાર્થો સામે ભૌતિક અવરોધ તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ લોખંડના ઓક્સિડેશનને અટકાવે છે,જેનાથી સ્ટીલનું ક્ષારણથી રક્ષણ થાય છે.
આ કેથોડિક કે એનોડિક રક્ષણને બદલે સપાટીના કોટિંગનું એક સ્વરૂપ છે.

(D) લોખંડમાંથી બનેલા જહાજના તળિયાને સુરક્ષિત રાખવાની સૌથી અનુકૂળ પદ્ધતિ તેને $Mg$ (મેગ્નેશિયમ) જેવા વધુ સક્રિય ધાતુના બ્લોક સાથે જોડવાની છે.
આને કેથોડિક પ્રોટેક્શન અથવા સેક્રિફિશિયલ પ્રોટેક્શન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$Mg$ એ $Fe$ (લોખંડ) કરતા વધુ સક્રિય હોવાથી,તે એનોડ તરીકે વર્તે છે અને તેનું ઓક્સિડેશન થાય છે,જ્યારે લોખંડ કેથોડ તરીકે વર્તે છે અને કાટ લાગવાથી સુરક્ષિત રહે છે.

(C) ક્ષારણ અટકાવવા માટે લોખંડ કે સ્ટીલ પર ઝીંકનું પાતળું પડ ચડાવવાની પ્રક્રિયાને $Galvanization$ કહેવામાં આવે છે.

(D) ગેલ્વેનાઈઝેશન એ લોખંડ કે સ્ટીલને કાટથી બચાવવા માટે તેના પર $Zn$ નું રક્ષણાત્મક પડ ચડાવવાની પ્રક્રિયા છે.
$Zn$ એ $Fe$ કરતા વધુ સક્રિય હોવાથી,તે સેક્રિફિશિયલ એનોડ તરીકે કાર્ય કરે છે અને જો પડમાં સ્ક્રેચ પડે તો પણ લોખંડનું રક્ષણ કરે છે.
તેથી,કાટ સામે રક્ષણ મેળવવા માટે $Zn$ પ્લેટિંગ એ લોખંડ પરનું સૌથી ટકાઉ પ્લેટિંગ છે.

(B) $Mg$ એ લોખંડ કરતા વધુ સક્રિય હોવાથી તે 'સેક્રિફિશિયલ એનોડ' તરીકે કાર્ય કરે છે. તે લોખંડના બદલે ઓક્સિડેશન પામે છે,જેનાથી વહાણના લોખંડના ભાગને પાણી અને ક્ષાર દ્વારા થતા ક્ષારણ (corrosion) થી બચાવે છે.

(A) સમગ્ર ક્ષારણ પ્રક્રિયા: $Fe(s) + 2H^+ + \frac{1}{2}O_2 \to Fe^{2+} + H_2O(l)$ છે.
પ્રમાણિત કોષ પોટેન્શિયલ: $E^o_{cell} = E^o_{cathode} - E^o_{anode}$.
$E^o_{cell} = 1.23 \ V - (-0.44 \ V) = 1.67 \ V$.
ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જામાં ફેરફાર: $\Delta G^o = -nFE^o_{cell}$.
અહીં,$n = 2$,$F = 96500 \ C/mol$.
$\Delta G^o = -2 \times 96500 \times 1.67 \ J/mol$.
$\Delta G^o = -322310 \ J/mol = -322.31 \ kJ/mol$.
આમ,જવાબ $-322 \ kJ$ થાય.

(D) વહાણના લોખંડના તળિયાને કાટથી બચાવવા માટેની સૌથી અસરકારક પદ્ધતિ કેથોડિક સુરક્ષા છે.
આ પ્રક્રિયામાં,મેગ્નેશિયમ $(Mg)$ જેવી વધુ સક્રિય ધાતુને લોખંડના તળિયા સાથે જોડવામાં આવે છે.
$Mg$ એ લોખંડ કરતા વધુ ઇલેક્ટ્રોપોઝિટિવ હોવાથી,તે સેક્રિફિશિયલ એનોડ તરીકે કાર્ય કરે છે અને લોખંડને બદલે પોતે ઓક્સિડાઇઝ થાય છે,જેનાથી લોખંડને કાટ લાગતો અટકે છે.

(A) લોખંડને કાટ લાગવો એ એક વિદ્યુતરાસાયણિક પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયામાં,લોખંડ $(Fe)$ એનોડ તરીકે વર્તે છે અને ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને ઓક્સિડેશન પામે છે: $Fe(s) \rightarrow Fe^{2+}(aq) + 2e^-$.
તેથી,લોખંડને કાટ લાગવાનું મુખ્ય કારણ લોખંડના પરમાણુઓ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાની પ્રક્રિયા છે.

(B) ગેલ્વેનાઇઝેશન એ લોખંડ કે સ્ટીલને કાટ લાગતો અટકાવવા માટે તેના પર રક્ષણાત્મક જસતનું પડ ચઢાવવાની પ્રક્રિયા છે. લોખંડને કાટથી બચાવવા માટે તેના પર જસત $(Zn)$ ધાતુનું પડ ચઢાવવામાં આવે છે.

(B) ગેલ્વેનાઈઝેશન એ લોખંડ કે સ્ટીલને કાટથી બચાવવા માટે તેના પર $Zn$ (ઝિંક) નું રક્ષણાત્મક પડ ચડાવવાની પ્રક્રિયા છે.
સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિ હોટ-ડિપ ગેલ્વેનાઈઝેશન છે,જેમાં ભાગોને પીગળેલા $Zn$ ના સ્નાનમાં ડુબાડવામાં આવે છે.

(C) લોખંડનું કાટ લાગવું એ એક વિદ્યુત-રાસાયણિક પ્રક્રિયા છે.
એનોડ પર,લોખંડનું ફેરસ આયનોમાં ઓક્સિડેશન થાય છે: $2Fe(s) \rightarrow 2Fe^{2+}(aq) + 4e^-$.
કેથોડ પર,$H^+$ આયનોની હાજરીમાં ઓક્સિજનનું રિડક્શન થાય છે: $O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^- \rightarrow 2H_2O(l)$.
$Fe^{2+}$ આયનો આગળ ઓક્સિજન સાથે પ્રક્રિયા કરીને $Fe^{3+}$ આયનો બનાવે છે,જે જળયુક્ત ફેરિક ઓક્સાઇડ,$Fe_2O_3 \cdot xH_2O$ બનાવે છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,શરૂઆતમાં $Fe(OH)_2$ બને છે,જેનું ત્યારબાદ $Fe(OH)_3$ માં ઓક્સિડેશન થાય છે અને અંતે નિર્જલીકરણ થઈને કાટ $(Fe_2O_3 \cdot xH_2O)$ બને છે.

(C) લોખંડના ક્ષારણ (corrosion) માં,એનોડિક પ્રક્રિયા $Fe \rightarrow Fe^{+2} + 2e^-$ છે અને કેથોડિક પ્રક્રિયા $O_2 + 4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H_2O$ છે.
પ્રમાણિત કોષ પોટેન્શિયલની ગણતરી નીચે મુજબ થાય છે:
$E^{\circ}_{cell} = E^{\circ}_{cathode} - E^{\circ}_{anode}$
અહીં $E^{\circ}_{cathode} = 1.23 \, V$ અને $E^{\circ}_{anode} = -0.44 \, V$ આપેલ છે.
$E^{\circ}_{cell} = 1.23 \, V - (-0.44 \, V)$
$E^{\circ}_{cell} = 1.23 + 0.44 = 1.67 \, V$

(A) લોખંડને કાટ લાગવો એ એક વિદ્યુતરાસાયણિક પ્રક્રિયા છે.
કાટ અટકાવવા માટે,લોખંડને વધુ વિદ્યુતધન ધાતુ (જેમ કે $Zn$ અથવા $Mg$) સાથે જોડવામાં આવે છે.
વધુ વિદ્યુતધન ધાતુ એનોડ તરીકે વર્તે છે અને તેનું ઓક્સિડેશન થાય છે,તેથી લોખંડની વસ્તુ કેથોડ તરીકે વર્તે છે અને કાટથી સુરક્ષિત રહે છે.
આ પદ્ધતિને કેથોડિક સુરક્ષા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(C) લોખંડનું ક્ષારણ એ એક ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રક્રિયા છે જેને ઓક્સિજન અને ભેજ બંનેની જરૂર હોય છે.
તેને લોખંડની સપાટી પર અભેદ્ય અવરોધ (જેમ કે પેઇન્ટ અથવા ગેલ્વેનાઈઝેશન) બનાવીને અટકાવી અથવા ઘટાડી શકાય છે જેથી હવા અને ભેજ સાથે સંપર્ક ન થાય.
વિકલ્પ $A$ ખોટો છે કારણ કે કેથોડિક સુરક્ષા માટે લોખંડને નીચા રિડક્શન પોટેન્શિયલ ધરાવતી ધાતુ (જેમ કે $Zn$) સાથે સંપર્કમાં રાખવું જોઈએ.
વિકલ્પ $B$ ખોટો છે કારણ કે લોખંડ ઓક્સિજન મુક્ત પાણીમાં નોંધપાત્ર રીતે ક્ષારણ પામતું નથી.
વિકલ્પ $D$ ખોટો છે કારણ કે ખારું પાણી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ તરીકે કામ કરે છે,જે વાહકતા અને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રક્રિયાનો દર વધારે છે,લોખંડનો પોટેન્શિયલ બદલાતો નથી.

(C) કાટ એ હાઇડ્રેટેડ આયર્ન$(III)$ ઓક્સાઇડ છે,જે ઓક્સિજન અને ભેજની હાજરીમાં લોખંડના ઓક્સિડેશન દ્વારા બને છે.
કાટનું રાસાયણિક સૂત્ર $Fe_2O_3 \cdot xH_2O$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.

(A) કોરોઝિવ સબ્લિમેટ એ મર્ક્યુરી$(II)$ ક્લોરાઈડનું સામાન્ય નામ છે,જેનું રાસાયણિક સૂત્ર $HgCl_2$ છે.
તે સફેદ સ્ફટિકીય ઘન પદાર્થ છે અને અત્યંત ઝેરી છે.
તેની સરખામણીમાં,$Hg_2Cl_2$ ને કેલોમેલ (calomel) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(B) લોખંડ કે સ્ટીલને કાટથી બચાવવા માટે તેના પર ઝીંકનું પાતળું પડ ચડાવવાની પ્રક્રિયાને ગેલ્વેનાઈઝેશન કહેવામાં આવે છે. $Zn$ એ $Fe$ કરતા વધુ સક્રિય છે અને તે સેક્રિફિશિયલ એનોડ તરીકે કાર્ય કરે છે,જે લોખંડના પડમાં તિરાડ પડે તો પણ તેનું રક્ષણ કરે છે. તેથી,સાચો જવાબ $Zn$ છે.

(D) ક્ષારણ એ એક વિદ્યુતરાસાયણિક પ્રક્રિયા છે જેમાં ધાતુઓ વાતાવરણ દ્વારા ઓક્સિડેશન પામે છે,જેનાથી તેમનો ક્ષય થાય છે. ક્ષારણને અસર કરતા પરિબળો નીચે મુજબ છે:
$(i)$ વિદ્યુતરાસાયણિક શ્રેણીમાં ધાતુનું સ્થાન; વધુ સક્રિય ધાતુઓ ઝડપથી ક્ષારણ પામે છે.
$(ii)$ ધાતુમાં અશુદ્ધિઓની હાજરી,જે સ્થાનિક ગેલ્વેનિક કોષો બનાવે છે.
$(iii)$ પાણીમાં $CO_2$ જેવા વાયુઓ અથવા વિદ્યુતવિભાજ્યની હાજરી,જે માધ્યમની વાહકતા અને એસિડિટી વધારે છે,જેનાથી પ્રક્રિયા ઝડપી બને છે.
તેથી,આપેલા તમામ પરિબળો ક્ષારણને અસર કરે છે.

(D) લોખંડનું કાટ લાગવું એ એક વિદ્યુત-રાસાયણિક પ્રક્રિયા છે જે ભેજ અને ઓક્સિજનની હાજરીમાં થાય છે.
તે $H^{+}$ આયનોની હાજરી દ્વારા નોંધપાત્ર રીતે ઝડપી બને છે અથવા ઉદ્દીપિત થાય છે,જે કેથોડિક પ્રક્રિયાનો દર વધારે છે.

(A) ગેલ્વેનાઈઝેશનમાં,લોખંડ પર ઝીંકનું પડ ચડાવવામાં આવે છે. ઝીંકનો પ્રમાણિત ઓક્સિડેશન પોટેન્શિયલ લોખંડ કરતા વધારે હોવાથી,ઝીંક બલિદાન એનોડ (sacrificial anode) તરીકે કામ કરે છે અને લોખંડને કાટથી બચાવે છે.
તે જ રીતે,જ્યારે મેગ્નેશિયમનો સળિયો લોખંડની પાઈપ સાથે જોડવામાં આવે છે,ત્યારે મેગ્નેશિયમ (જેનો ઓક્સિડેશન પોટેન્શિયલ લોખંડ કરતા વધારે છે) બલિદાન એનોડ તરીકે કામ કરે છે અને ઓક્સિડેશન પામે છે,જેનાથી લોખંડની પાઈપ કાટથી સુરક્ષિત રહે છે.
આ પ્રક્રિયાને કેથોડિક પ્રોટેક્શન કહેવામાં આવે છે.

(A) આયર્નના ક્ષારણ દરમિયાન,$Fe$ નું $Fe_2O_3 \cdot xH_2O$ (જલીય ફેરિક ઓક્સાઇડ) માં ઓક્સિડેશન થાય છે.

(D) કોપર વિદ્યુતરાસાયણિક શ્રેણીમાં હાઇડ્રોજનની નીચે આવે છે,જેનો અર્થ છે કે તેનો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ હાઇડ્રોજન કરતા વધારે છે ($E^o_{Cu^{2+}/Cu} = +0.34 \ V$ અને $E^o_{H^+/H_2} = 0.00 \ V$).
તેથી,કોપર મંદ એસિડમાંથી $H_2$ ને મુક્ત કરી શકતું નથી અને પ્રક્રિયા સ્વયંભૂ નથી.
પ્રક્રિયા સ્વયંભૂ ન હોવાથી,આ પ્રક્રિયા માટે મુક્ત ઊર્જાનો ફેરફાર $(\Delta G)$ ધન હોય છે.
આમ,વિધાન ખોટું છે કારણ કે કોપર એસિડિક દ્રાવણમાં ક્ષારણ પામતું નથી,પરંતુ કારણ સાચું છે.

(N/A) ક્ષારણની પ્રક્રિયામાં,હવા અને ભેજની હાજરીને કારણે,લોખંડની બનેલી વસ્તુના કોઈ ચોક્કસ બિંદુ પર ઓક્સિડેશન થાય છે. તે બિંદુ એનોડ તરીકે વર્તે છે. એનોડ પરની પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$Fe_{(s)} \longrightarrow Fe^{2+}_{(aq)} + 2e^-$
એનોડિક બિંદુ પર મુક્ત થયેલા ઇલેક્ટ્રોન ધાતુની વસ્તુમાંથી પસાર થઈને બીજા બિંદુ પર જાય છે.
ત્યાં,$H^{+}$ આયનોની હાજરીમાં,ઇલેક્ટ્રોન ઓક્સિજનનું રિડક્શન કરે છે. આ બિંદુ કેથોડ તરીકે વર્તે છે. આ $H^{+}$ આયનો કાં તો $H_2CO_3$ માંથી આવે છે,જે હવામાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ પાણીમાં ઓગળવાને કારણે બને છે,અથવા વાતાવરણમાંથી અન્ય એસિડિક ઓક્સાઇડના પાણીમાં ઓગળવાથી આવે છે.
કેથોડ પરની પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$O_{2(g)} + 4H^{+}_{(aq)} + 4e^- \longrightarrow 2H_2O_{(l)}$
સમગ્ર પ્રક્રિયા છે:
$2Fe_{(s)} + O_{2(g)} + 4H^{+}_{(aq)} \longrightarrow 2Fe^{2+}_{(aq)} + 2H_2O_{(l)}$
વધુમાં,ફેરસ આયનો વાતાવરણીય ઓક્સિજન દ્વારા ફેરિક આયનોમાં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે. આ ફેરિક આયનો આસપાસના ભેજ સાથે જોડાઈને જળયુક્ત ફેરિક ઓક્સાઇડ $(Fe_2O_3 \cdot xH_2O)$ બનાવે છે,જેને કાટ કહેવાય છે.
આમ,લોખંડનું કાટ લાગવું એ વિદ્યુતરાસાયણિક કોષની રચના તરીકે જોવામાં આવે છે.

(N/A) ક્ષારણ એ એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં ધાતુની સપાટી પર ધીમે ધીમે ધાતુના ઓક્સાઇડ અથવા અન્ય ક્ષારોનું પડ જામી જાય છે. આ પ્રક્રિયામાં,ધાતુ ઓક્સિજનને ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને ઓક્સિડાઇઝ થાય છે,જેનાથી ધાતુના ઓક્સાઇડ બને છે.
ધાતુના ક્ષારણના લક્ષણો:
$(i)$ લોખંડનું કટાવું (કાટ લાગવો).
$(ii)$ ચાંદીનું ઝાંખું પડવું.
$(iii)$ તાંબા અને કાંસા પર લીલા રંગનું પડ જામવું.
ક્ષારણને કારણે થતું નુકસાન:
ક્ષારણને કારણે દર વર્ષે કરોડો રૂપિયાનું આર્થિક નુકસાન થાય છે. તે ઇમારતો,પુલ,જહાજો અને ધાતુની બનેલી તમામ વસ્તુઓ,ખાસ કરીને લોખંડની વસ્તુઓને ભારે નુકસાન પહોંચાડે છે.

(N/A) લોખંડના ક્ષારણને સામાન્ય રીતે કાટ લાગવો કહેવામાં આવે છે. તે પાણી અને હવાના સંપર્કમાં થાય છે.
ક્ષારણનું રસાયણવિજ્ઞાન: ક્ષારણની પ્રક્રિયા જટિલ છે,પરંતુ તેને મુખ્યત્વે એક વિદ્યુત-રાસાયણિક ઘટના તરીકે ગણી શકાય.
એનોડ: લોખંડની વસ્તુના કોઈ ચોક્કસ બિંદુ પર ઓક્સિડેશન થાય છે અને તે બિંદુ એનોડ તરીકે વર્તે છે. પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
ઓક્સિડેશન: $2 Fe_{(s)} \rightarrow 2 Fe^{2+}_{(aq)} + 4 e^{-}$
$E^{\circ}_{(Fe^{2+}|Fe)} = -0.44 \ V$
કેથોડ: એનોડિક બિંદુ પર મુક્ત થયેલા ઇલેક્ટ્રોન ધાતુમાંથી પસાર થઈને બીજા બિંદુ પર જાય છે,જ્યાં તેઓ $H^{+}$ આયનોની હાજરીમાં ઓક્સિજનનું રિડક્શન કરે છે. આ $H^{+}$ આયનો હવામાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ પાણીમાં ઓગળવાથી (કાર્બોનિક એસિડ $H_{2}CO_{3}$ બનાવે છે) અથવા વાતાવરણમાં રહેલા અન્ય એસિડિક ઓક્સાઇડને કારણે મળે છે. આ બિંદુ કેથોડ તરીકે વર્તે છે:
રિડક્શન: $O_{2_{(g)}} + 4 H^{+}_{(aq)} + 4 e^{-} \rightarrow 2 H_{2}O_{(l)}$
$E^{\circ}_{(H^{+}|O_{2}|H_{2}O)} = 1.23 \ V$
સમગ્ર પ્રક્રિયા: સમગ્ર પ્રક્રિયા એનોડિક અને કેથોડિક પ્રક્રિયાઓનો સરવાળો છે:
$2 Fe_{(s)} + O_{2_{(g)}} + 4 H^{+}_{(aq)} \rightarrow 2 Fe^{2+}_{(aq)} + 2 H_{2}O_{(l)}$
$Fe^{2+}$ આયનોનું વાતાવરણીય ઓક્સિજન દ્વારા વધુ ઓક્સિડેશન થઈને જળયુક્ત ફેરિક ઓક્સાઇડ,$Fe_{2}O_{3} \cdot xH_{2}O$ બને છે,જેને કાટ કહેવાય છે.

(N/A) ક્ષારણ અટકાવવું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. ક્ષારણને કારણે થતું નુકસાન નીચે મુજબ છે:
$I$. ધાતુનો વ્યય થવાથી આર્થિક નુકસાન થાય છે.
$II$. પુલ જેવા માળખાના ક્ષારણને કારણે તે તૂટી શકે છે અને અકસ્માતો સર્જાય છે.
$III$. મશીનોમાં ક્ષારણને કારણે તેમની કાર્યક્ષમતા ઘટે છે અને તે બગડી જાય છે.
ધાતુનું ક્ષારણ અટકાવવાની વિવિધ રીતો:
$I$. સપાટી પર રંગ (paint) લગાડવો.
$II$. બિસ્ફેનોલ જેવા રસાયણોનો ઉપયોગ કરવો.
$III$. સપાટીને અન્ય ધાતુઓ ($Sn, Zn$ વગેરે) વડે આવરી લેવી જે નિષ્ક્રિય હોય અથવા બલિદાન એનોડ તરીકે કાર્ય કરે. વિદ્યુતરાસાયણિક પદ્ધતિમાં વધુ સક્રિય ધાતુ ($Mg, Zn$ વગેરે) નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જે પોતે ક્ષારણ પામે છે અને મુખ્ય ધાતુને બચાવે છે.
$IV$. નિષ્ક્રિય ધાતુનું પડ ચડાવવું. દા.ત.,$Cu$ પર $Ag$ નું પડ અથવા $Ag$ પર $Au$ નું પડ.

(A) ધાતુઓનું ક્ષારણ એ વાતાવરણીય પરિસ્થિતિઓના સંપર્કમાં આવતા ધાતુની સપાટીના ઓક્સિડેશનને કારણે થાય છે.
$1$. $Fe$ (લોખંડ) માટે,તે ઓક્સિજન અને ભેજ સાથે પ્રક્રિયા કરીને હાઇડ્રેટેડ આયર્ન$(III)$ ઓક્સાઇડ,$Fe_2O_3 \cdot xH_2O$ બનાવે છે,જે લાલ-કથ્થઈ રંગનો પદાર્થ છે જેને કાટ કહેવાય છે.
$2$. $Cu$ (તાંબુ) માટે,તે વાતાવરણીય $CO_2$ અને ભેજ સાથે પ્રક્રિયા કરીને બેઝિક કોપર કાર્બોનેટ,$CuCO_3 \cdot Cu(OH)_2$ બનાવે છે,જે લીલા રંગના પડ તરીકે દેખાય છે.
$3$. $Ag$ (ચાંદી) માટે,તે વાતાવરણીય સલ્ફર સંયોજનો (જેમ કે $H_2S$) સાથે પ્રક્રિયા કરીને સિલ્વર સલ્ફાઇડ,$Ag_2S$ બનાવે છે,જે કાળા રંગના પડ તરીકે દેખાય છે.

(A) લોખંડના ક્ષારણની વિદ્યુતરાસાયણિક પ્રક્રિયામાં,લોખંડની સપાટી એનોડ તરીકે કાર્ય કરે છે,જ્યાં લોખંડનું ઓક્સિડેશન થાય છે: $Fe(s) \rightarrow Fe^{2+}(aq) + 2e^-$.
સપાટી પરના પાણીના સ્તરમાં ઓગળેલ ઓક્સિજન કેથોડ તરીકે કાર્ય કરે છે,જ્યાં ઓક્સિજનનું રિડક્શન થાય છે: $O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^- \rightarrow 2H_2O(l)$.

(N/A) લોખંડનું ક્ષારણ એ ભેજ અને ઓક્સિજનની હાજરીમાં થતી વિદ્યુત-રાસાયણિક પ્રક્રિયા છે.
$(a)$ એનોડ પર,લોખંડનું ઓક્સિડેશન થાય છે:
$2Fe(s) \rightarrow 2Fe^{2+}(aq) + 4e^-$
$(b)$ કેથોડ પર,$H^+$ આયનોની હાજરીમાં ઓક્સિજનનું રિડક્શન થાય છે:
$O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^- \rightarrow 2H_2O(l)$
$(c)$ એનોડિક અને કેથોડિક પ્રક્રિયાઓનો સરવાળો કરવાથી કુલ પ્રક્રિયા મળે છે:
$2Fe(s) + O_2(g) + 4H^+(aq) \rightarrow 2Fe^{2+}(aq) + 2H_2O(l)$

(A) $Fe$ (લોખંડ) ના ક્ષારણ દરમિયાન,ધાતુની સપાટી એક વિદ્યુત રાસાયણિક કોષ તરીકે કાર્ય કરે છે.
એનોડિક સાઇટ પર,$Fe$ નું ઓક્સિડેશન થાય છે: $Fe(s) \rightarrow Fe^{2+}(aq) + 2e^-$.
એનોડિક સાઇટ પર મુક્ત થયેલા ઇલેક્ટ્રોન ધાતુમાંથી પસાર થઈને કેથોડિક સાઇટ તરફ જાય છે.
કેથોડિક સાઇટ પર,આ ઇલેક્ટ્રોન $H^+$ આયનોની હાજરીમાં ઓક્સિજનના રિડક્શન દ્વારા વપરાય છે: $O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^- \rightarrow 2H_2O(l)$.
તેથી,ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ એનોડિક સાઇટથી કેથોડિક સાઇટ તરફ હોય છે.

(A) લોખંડ $(Fe)$ ના ક્ષારણ દરમિયાન,ધાતુ એનોડ તરીકે વર્તે છે અને તેનું ઓક્સિડેશન થાય છે: $2Fe(s) \rightarrow 2Fe^{2+}(aq) + 4e^-$.
એનોડ પર મુક્ત થયેલા ઇલેક્ટ્રોન ધાતુમાંથી પસાર થાય છે અને કેથોડિક વિસ્તારમાં વપરાય છે.
વાતાવરણીય ઓક્સિજન અને ભેજ (જે $H^+$ આયનો પૂરા પાડે છે) ની હાજરીમાં,ઓક્સિજનનું રિડક્શન થાય છે: $O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^- \rightarrow 2H_2O(l)$.
આમ,$O_2$ એ ઘટક છે જેનું રિડક્શન થાય છે.

(N/A) કાટનું રાસાયણિક સૂત્ર $Fe_2O_3 \cdot xH_2O$ છે,જ્યાં $x$ એ પાણીના અણુઓની ચલ સંખ્યા દર્શાવે છે.