การกัดกร่อนและการเปลี่ยนแปลงทางเคมีในโลหะอะลูมิเนียม

อลูมิเนียมเป็นโลหะที่มีการใช้งานในอุตสาหกรรมหลายอย่าง ในสภาพที่บริสุทธิ์จะมีปฏิกิริยาตอบสนองมาก อย่างไรก็ตาม มีปฏิกิริยาน้อยกว่าและต้านทานการกัดกร่อนอันเนื่องมาจากการเคลือบที่เกิดขึ้นบนพื้นผิว สารเคลือบนี้เป็นอะลูมิเนียมออกไซด์ ซึ่งปกป้องอะลูมิเนียมที่อยู่ข้างใต้ สารเคมีหลายชนิดสามารถทำปฏิกิริยากับอะลูมิเนียมออกไซด์ ดังนั้นจึงอาจส่งเสริมการกัดกร่อนเพิ่มเติมและการเปลี่ยนแปลงของอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ที่อยู่ด้านล่าง

ปฏิกิริยาของอะลูมิเนียมช่วยป้องกันไม่ให้เกิดขึ้นตามธรรมชาติในสถานะบริสุทธิ์ แต่มีอยู่ในแร่ที่เรียกว่าบอกไซต์แทน เพื่อให้ได้อะลูมิเนียมสำหรับใช้ในโลกอุตสาหกรรม อะลูมิเนียมต้องผ่านกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ที่เรียกว่ากระบวนการไบเออร์ อะลูมิเนียมไอออนมีประจุ +3 ซึ่งหมายความว่าอะตอมมีโปรตอนมากกว่าอิเล็กตรอนสามตัว ในการเพิ่มอิเล็กตรอนลงในอะลูมิเนียมไอออน กระบวนการทำให้บริสุทธิ์จึงต้องใช้ไฟฟ้าในปริมาณมาก

อะลูมิเนียมออกไซด์มีสูตรทางเคมีของ Al2O3 อะลูมิเนียมไอออนสองตัวมีประจุรวมกันเป็น +6 และไอออนของออกซิเจนมีประจุรวมกันเป็น -6 อะตอมอะลูมิเนียมบริสุทธิ์จะทำปฏิกิริยากับอะตอมของออกซิเจนเพื่อสร้างชั้นของอะลูมิเนียมออกไซด์ที่พื้นผิวของตัวอย่างอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ อะลูมิเนียมออกไซด์เป็นสารประกอบผลึกที่แข็งมาก มีจุดหลอมเหลวที่มากกว่า 2,000 องศาเซลเซียส (3,632 ฟาเรนไฮต์)

การสร้างอะลูมิเนียมออกไซด์เป็นตัวอย่างหนึ่งของการกัดกร่อน อะตอมอะลูมิเนียมสูญเสียอิเล็กตรอนไปเป็นอะตอมออกซิเจน อย่างไรก็ตาม ชั้นของอะลูมิเนียมออกไซด์ที่ก่อตัวบนพื้นผิวของอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ช่วยปกป้องอะลูมิเนียมที่อยู่ด้านล่างจากการกัดกร่อนเพิ่มเติม สามารถปกป้องอะลูมิเนียมได้มากขึ้นด้วยชั้นอะลูมิเนียมออกไซด์ที่หนาขึ้นบนตัวอย่าง ทำได้โดยการใช้กระแสไฟฟ้า

อะลูมิเนียมออกไซด์ไม่ทนต่อการเปลี่ยนแปลงทางเคมีอื่นๆ อะลูมิเนียมออกไซด์ทำปฏิกิริยากับ OH- ไอออนเพื่อสร้างอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ ดังนั้นจึงไม่ควรให้หม้อและกระทะอลูมิเนียมสัมผัสกับอาหารหรือสารเคมีที่เป็นด่างหรืออาหารพื้นฐาน เมื่ออะลูมิเนียมออกไซด์แตกตัว จะทำให้อะลูมิเนียมบริสุทธิ์ที่อยู่ด้านล่างทำปฏิกิริยาได้เช่นกัน ในทางกลับกัน สารประกอบที่เป็นกรดสามารถเสริมความแข็งแรงให้กับชั้นอะลูมิเนียมออกไซด์และช่วยป้องกันการกัดกร่อนและปฏิกิริยาเคมีอื่นๆ