برای حل این سوال، باید به تفاوت در پتانسیل کاهش و شرایط pH بین دو ظرف توجه کنیم.
در اینجا معادلات نیمواکنش و پتانسیلهای استاندارد آنها آمده است:
1. نیمواکنش:
\( \text{Fe}^{3+} + 3e^- \rightarrow \text{Fe(s)} \)
\( E^\circ = -0.44 \,\text{V} \)
2. نیمواکنش:
\( \text{O}_2 + 4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H_2O \)
\( E^\circ = +1.23 \,\text{V} \)
3. نیمواکنش:
\( \text{O}_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^- \)
\( E^\circ = +0.40 \,\text{V} \)
در ظرف (1) که \( \text{pH} = 7 \) است، محیط خنثی میباشد. بنابراین واکنش کاهش اکسیژن به هیدروکسید (\(OH^-\)) با نیمواکنش سوم رخ میدهد. در ظرف (2) که \( \text{pH} = 4.5 \) است، محیط اسیدی است و واکنش کاهش اکسیژن به آب (\(H_2O\)) با نیمواکنش دوم رخ میدهد.
حال مقایسه میکنیم که کدام شرایط منجر به کاهش بیشتر خوردگی میشود (مقدار بیشتر پتانسیل استاندارد):
- در شرایط pH = 7 (ظرف 1)، نیم واکنش اکسیژن به هیدروکسید \(E^\circ = +0.40 \, \text{V}\)
- در شرایط pH = 4.5 (ظرف 2)، نیم واکنش اکسیژن به آب \(E^\circ = +1.23 \, \text{V}\)
بنابراین، اختلاف پتانسیل باعث میشود که خوردگی در ظرف با \(pH = 7\) کمتر باشد.
به این دلیل میتوان نتیجه گرفت که میخ آهنی در ظرف (1) با pH = 7 کمتر خورده میشود.
