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Un oléoduc en acier est protégé par un branchement électrique à un bloc de métal sacrificiel enterré. Quelle figure illustre correctement la composition du métal sacrificiel et le sens du courant électrique ?
Nous savons que l'oléoduc est fabriqué en acier. L’acier est un métal ferreux, c’est-à-dire un alliage contenant du fer. L’acier est robuste. Toutefois, en présence d’oxygène et d’eau ou de vapeur d’eau dans l'air, l’acier se transforme en rouille rouge. La rouille est fragile et squameuse. Par conséquent, un tuyau en acier non-protégé perd sa robustesse et son intégrité au fil du temps. Nous devons identifier la figure qui illustre correctement la composition du métal sacrificiel, soit le zinc, le cuivre, l’étain, encore le cuivre ou le plomb, et identifier le sens du courant électrique.
Libérons un peu d’espace afin de pouvoir répondre à cette question. Nous avons déjà mentionné qu’un tuyau en acier exposé à l’oxygène et à l’eau, ou à la vapeur d’eau, se mettra à rouiller. Une exposition continue entraîne une perte d’intégrité et le pétrole transporté par l’oléoduc pourrait ainsi s’échapper dans l'environnement. La rouille est un type particulier de corrosion. La corrosion est un processus irréversible et destructeur au cours duquel un métal réagit avec d’autres substances pour former des composés plus stables. Cette dégradation des tuyaux en acier peut être ralentie et évitée en utilisant un métal sacrificiel. Nous devons décider quel métal parmi le zinc, le cuivre, l’étain ou le plomb est le métal sacrificiel dans cet exemple.
La protection sacrificielle implique qu’un métal plus réactif protège un métal moins réactif de la corrosion. Une partie de la série de réactivité des métaux est représentée ici avec les métaux les plus réactifs en haut. Nous savons que le fer est un composant de l'acier. Tous les métaux au-dessus du fer dans cette série sont plus réactifs ou seront plus facilement oxydés que celui-ci, alors que tous les métaux en dessous du fer dans cette série sont moins réactifs et seront plus difficilement oxydés que celui-ci, ou en d’autres termes, le fer s’oxydera plus facilement.
En examinant notre définition, nous pouvons constater que la protection sacrificielle utilise un métal plus réactif pour protéger un métal moins réactif de la corrosion. Par conséquent, si nous voulons protéger le fer de la corrosion, nous devons utiliser un métal plus réactif que celui-ci comme métal sacrificiel. En examinant les métaux sacrificiels possibles, soit le zinc, le cuivre, l’étain et le plomb, nous pouvons constater que le zinc est situé plus haut dans la série de réactivité ou est plus réactif que le fer, tandis que l’étain, le plomb et le cuivre sont moins réactifs que le fer. L’étain, le plomb et le cuivre ne constituent donc pas des métaux sacrificiels appropriés pour protéger le fer de la corrosion. Nous pouvons ainsi éliminer le plomb, l’étain et le cuivre comme réponses possibles.
Nous savons maintenant que le métal sacrificiel utilisé pour protéger un tuyau en acier est le zinc, mais quel est le sens du courant électrique ? Détrompez-vous, il doit s’agir d’un circuit fermé pour que le courant circule. Mais quelle est la source des électrons, le zinc ou l’acier ? Nous savons déjà que le zinc est plus réactif que le fer, ce qui signifie que le zinc est plus facilement oxydé. Par conséquent, la perte des électrons du zinc et non du fer sera privilégiée, car elle est plus favorable énergétiquement. Nous savons donc que le zinc donnera des électrons dans le fil et que ceux-ci iront vers le fer contenu dans l’acier.
Le fer contenu dans l’acier ne peut pas être oxydé et est maintenu à l’état réduit. En d'autres termes, il ne se corrode pas. Nous disons que le zinc sacrifie ses électrons de valence au fer et protège ainsi le fer contenu dans l’acier de la rouille. Maintenant que nous connaissons le sens du courant électrique, nous pouvons identifier la figure appropriée. Quelle figure illustre correctement la composition du métal sacrificiel et le sens du courant électrique ? La réponse est (A).
