Bài giảng Hóa kỹ thuật - Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, 2015

https://twitter.com/daykemquynhon 

plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn 

www.facebook.com/daykem.quynhon 

http://daykemquynhon.blogspot.com 

PHẦN I 

CÁC NGUYÊN LÍ CƠ BẢN CỦA HÓA HỌC 

http://daykemquynhon.ucoz.com 

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / 

Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định 

1.1 CẤU TẠO NGUYÊN TỬ. 

1.1.1 Mở đầu 

CHƯƠNG I CẤU TẠO CHẤT. 

Các nhà triết học cổ đại đã giả thiết nguyên tử tồn tại như những hạt vô cùng nhỏ không 

thể nhìn thấy, không thể chia nhỏ được. Cho đến nay sự tồn tại của nguyên tử đã được xác nhận 

bằng thực nghiệm. 

Đến cuối thế kỷ thứ 19, hàng loạt những phát minh quan trọng về vật lý như khám phá ra 

các hạt cơ bản: e, p, n... Kết quả phát minh này đã làm cho chúng ta thêm sáng tỏ nguyên tử là hệ 

vi mô có cấu trúc khá phức tạp. 

Bảng 1.1 Khối lượng và điện tích của các hạt trong nguyên tử 

Loại hạt 

Khối lượng (m) 

Điện tích (q) 

kg u C 

Electron 9,1.10 -31 5,55.10 -4 - 1,6.10 -19 C = -eo 

Proton 1,672 10 -27 1,007 + 1,6.10 -19 C = +eo 

Nơtron 1,675 10 -27 1,009 0 

Đầu tiên, Thomson – Lorentz đã đưa mẫu nguyên tử ở dạng hình cầu với đường kính 

khoảng d = 10 -10 m = 1A 0 . Tâm của hình cầu là hạt nhân tích điện dương, các electron chuyển 

động xung quanh hạt nhân. 

Tiếp sau, vào năm 1911 Rucherford đã đề xuất mẫu hành tinh nguyên tử. Ông ví trái đất 

và các hành tinh khác như các electron quay quanh mặt trời được coi là hạt nhân. Mẫu hành tinh 

nguyên tử do Rucherford đề xướng được hoàn thiện thêm một bước nữa bởi lý thuyết của Borh. 

Thuyết của Borh đã đưa ra các luận điểm sau: 

* Các electron chuyển động xung quanh hạt nhân với quỹ đạo, bán kính hoàn toàn xác 

định và được gọi là trạng thái dừng. 

* Các electron chuyển động trên quỹ đạo này có năng lượng xác định và năng lượng của 

chúng được bảo toàn. 

* Khi electron nhận năng lượng thì chúng chuyển lên quỹ đạo xa hạt nhân hơn, ở quỹ đạo 

này electron ở trạng thái không bền và chúng chuyển về quỹ đạo gần hạt nhân hơn đồng thời giải 

DIỄN ĐÀN TOÁN - LÍ - HÓA 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN 

phóng năng lượng dưới dạng bức xạ điện từ theo công thức sau: 

E = E − E = h . 

c 

t 

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM 

HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO) 

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/ 

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN 

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú 

3 

www.facebook.com/daykemquynhonofficial 

www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial








c hc 

Với ν - tần số, = E . 

 

= 

Bước sóng λ của bức xạ điện từ do electron chuyển từ 

trạng thái có mức năng lượng cao xuống trạng thái có mức năng lượng thấp hơn đã tạo ra dãy 

vạch quang phổ của nguyên tử hiđro. 

Tuy nhiên thuyết Bohr còn nhiều điểm thiếu sót, hạn chế. 

1.1.2 Hạt nhân nguyên tử 

- Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi hai loại hạt proton và nơtron nên chúng được 

mang điện tích dương. Điện tích dương của hạt nhân (Z+) bằng số proton trong hạt nhân và bằng 

số thứ tự của nguyên tố đó trong bảng hệ thống tuần hoàn. 

- Số khối A = Z + N Z : Số proton ; N : Số nơtron. 

- Tổng khối lượng proton và nơtron có giá trị gần bằng khối lượng nguyên tử. 

- Ký hiệu nguyên tử : 

A 

Z 

X 

. Ví dụ : Clo ( 

35 

17 

Cl 

Đồng vị: Các đồng vị của cùng một nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng số 

proton nhưng khác nhau về số nơtron, do đó số khối của chúng khác nhau. 

37 

17 

Cl 

Ví dụ: Nguyên tố Clo trong thiên nhiên là hỗn hợp của hai đồng vị 

(24,47%). Hai đồng vị này đều có 17 proton nhưng số nơtron lần lượt là 18 và 20 hạt. 

, 

37 

17 

Cl 

...) 

35 

17 

Cl 

(75,53%) và 

Do phần lớn các nguyên tố hóa học là hỗn hợp nhiều đồng vị cấu thành nên trong thực tế 

người ta thường xác định nguyên tử khối trung bình của hỗn hợp đồng vị. 

Ví dụ: Khối lượng nguyên tử trung bình của clo là: 

1.1.3 Nguyên tử một electron 

a. Các kết quả chính 

35.75,53 + 37.24,47 

M = = 35,49 

100 

Những kết quả thu được từ việc giải phương trình Schrodinger đối với nguyên tử hidro sẽ 

là cơ sở cho lí thuyết chung về cấu tạo nguyên tử. Những kết quả chính: 

+ Số lượng tử chính. 

- kí hiệu là n 

- Số lượng tử chính nhận các giá trị nguyên dương: n = 1, 2, 3, 4…+∞. 

- Số lượng tử chính dùng để xác định mức năng lượng của các electron trong nguyên tử 

bằng công thức: 

- Với n = 1, E1 = -13,6 (eV) 

- Với n = 2, E 2 = -13,6/4 = -3,4 (eV) 

E 

n 

− 

= 13,6 ( eV ) 

(1.1) 

2 

n 


- Người ta gọi mức năng lượng ứng với các e có cùng 1 giá trị của n là: 

Số lượng tử chính n 1 2 3 4 5 6 7 

Mức năng lượng En K L M N O P Q 





4 











- Số lượng tử n càng lớn mức năng lượng En càng cao. 

- Đối với ion giống hidro thì năng lượng của eletron được xác định bằng công thức: 

- Z là điện tích hạt nhân. 

+ Số lượng tử phụ 

+ kí hiệu là l. 

+ Số lượng tử phụ nhận các giá trị l = 0, 1, 2, 3… n – 1. 

E 

n 

2 

−13,6. 

Z 

= ( eV ). (1.2) 

2 

n 

Ví dụ: n = 4 thì số lượng tử phụ nhân các giá trị: l = 0, 1, 2, 3. 

+ Người ta đặt tên cho các electron theo giá trị số lượng tử phụ của l: 

Số lượng tử phụ l 0 1 2 3 

Phân lớp electron s p d f 

* Ý nghĩa: 

+ Số lượng tử phụ để xác định mômen động lượng M 

h 

M = l( l + 1). 2 

+ Cho biết các phân mức năng lượng trong lớp thứ n. 

+ Cho biết hình dạng của đám mây electron. 

+ Số lượng tử từ 

+ kí hiệu: ml 

của electron trong nguyên tử theo biểu thức: 

(1.3) 

+ Ứng với một giá trị của l có (2l +1) giá trị của ml: ml = 0;±1; ±2; ±3;. ...; ± l. 

+ Ví dụ l = 2 m1 = -2, -1, 0, 1, 2. 

+ Giá trị hình chiếu mômen động lượng obitan trên trục Z được tính bằng công thức: 

+ Số lượng tử từ spin (m s ) 

h 

Mz 

= ml. 2 

(1.4) 

Để mô tả đầy đủ trạng thái của e, người ta đã bổ sung thêm số lượng tử thứ 4 gọi là số 

lượng tử spin. Số lượng tử spin mô tả sự tự quay của e quanh trục riêng của nó. 

- Mô men của spin có giá trị. 

M 

s 

h 

= s( s + 1). với 2 

- Hình chiếu của mômen spin trên trục z là: 

1 

s = (1.5) 

2 


h 

Ms 

= m . 

z s 

(1.6) 

2 

- Số lượng tử ms gọi là số lượng tử từ spin, số lượng tử từ spin chỉ nhận 2 giá trị: 

ms 

1 

= s= . 

2 






5 










b. Mây electron. 

x, y, 

z 

- ( ) 2 

dxdydz tại một điểm có tọa độ x, y, z biểu thị xác xuất tìm thấy electron tại 

điểm đó. Các kết quả cho thấy sự phân bố xác xuất tìm thấy electron và các mặt giới hạn thu 

được cũng chính là hình dạng của các orbitan nguyên tử. 

1.1.4 Nguyên tử nhiều electron 

a. Khái niệm lớp, phân lớp, obitan nguyên tử. 

+. Lớp electron 

bằng nhau. 

Hình 1.2 Hình dạng một số các AO - s, p, d 


+ Các electron có cùng trị số n được xếp vào cùng một lớp, chúng có mức năng lượng gần 

+ Lớp electron được kí hiệu : 

n 1 2 3 4 5 6 7 

Lớp electron K L M N O P Q 

Lớp K là lớp gần hạt nhân nhất, có năng lượng thấp nhất và liên kết chặt chẽ với hạt nhân nhất. 





6 











Lớp ngoài cùng là lớp có năng lượng cao nhất, liên kết với hạt nhân kém chặt chẽ nhất. Vì 

vậy, dễ tách ra khỏi nguyên tử nhất. 

+. Phân lớp electron 

+ Các electron có cùng trị số n, l được xếp vào cùng một phân lớp, chúng có mức năng 

lượng bằng nhau. 

+ Kí hiệu: l = 0 1 2 3... 

phân lớp s p d f... 

+ Ứng với một giá trị của n có n giá trị số lượng tử phụ của l : l=0, 1, 2,. ..n-1. 

+ Lớp thứ n có n phân lớp 

Ví dụ: n = 1 → l=0 → có một phân lớp 1s. 

n = 2 → l=0; l=1→ có hai phân lớp 2s 2p. 

n = 3 → l=0; l=1; l=2→ có ba phân lớp 3s 3p 3d. 

+ Obitan nguyên tử ( kí hiệu AO) 

+ Các electron có cùng trị số n, l, ml được xếp vào cùng một obitan. 

+ Ứng với một giá trị của l có (2l+1) giá trị của ml : ml = -l,... 0, 1, 2,...l. 

+ Số giá trị của ml bằng số obitan nguyên tử. 

Ví dụ: phân lớp s: l=0 → ml =0 → có 1 obitan. kí hiệu: 

phân lớp p: l=1 → ml = -1, 0, 1→ có 3 obitan 

phân lớp d: l=2 → ml = -2, -1, 0, 1, 2 → có 5 obitan 

phân lớp f: l=3 → ml = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 có 7 obitan. 

b. Quy luật phân bố các electron trong nguyên tử 

+ Nguyên lý Pauli 

- Nguyên lý: Trong một nguyên tử không thể có hai electron có cùng trị số 4 số lượng tử như nhau. 

- Các hệ quả của nguyên lý Pauli. 

+ Trong một AO chỉ chứa tối đa 2 electron . 

Vì 2 electron có cùng n, l, ml thì ms phải khác nhau, mà ms có 2 giá trị là ± ½ nên 1 

obitan có tối đa 2 electron. 

+ Trong mỗi phân lớp chỉ chứa tối đa 2(2l+1) electron. 

Vì một giá trị l có (2l+1) giá trị của ml → có (2l+1) obitan → có tối đa 2(2l+1) electron. 

Ví dụ: Phân lớp s: l=0 → có (2.0+1) = 1 AO → có tối đa 2 electron 


Phân lớp p: l=1 → có (2.1+1) = 3 AO → tối đa 6 electron 

Phân lớp d: l=2 → có (2.2+1) = 5 AO → tối đa 10 electron 

+ Trong mỗi lớp chứa tối đa 2n 2 electron. 

Ví dụ: Lớp thứ nhất n = 1 có 2 electron ; Lớp thứ hai n = 2 có 8e ; Lớp thứ hai n = 3 có 18e 






7 










+ Quy tắc kinh nghiệm Klechkowsky 

Đối với nguyên tử nhiều electron thì năng lượng không chỉ phụ thuộc vào số lượng tử 

chính n mà còn phụ thuộc vào số lượng tử phụ l. 

Theo quy tắc kinh nghiệm Klechkowski thứ tự năng lượng các obitan nguyên tử là: 

+ Năng lượng của các obitan nguyên tử tăng theo tổng giá trị (n+l). 

+ Nếu hai obitan nguyên tử có tổng giá trị (n+l) như nhau thì obitan nào có số lượng tử 

chính n lớn hơn có năng lượng lớn hơn. 

Ví dụ: Phân lớp : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 

(n+l): 1+0 2+0 2+1 3+0 3+1 4+0 3+2 4+1 

Dựa vào quy tắc trên ta sắp xếp được thứ tự các mức năng lượng của các AO từ thấp đến cao 

như sau: 1s








Tính chất của các nguyên tố và đơn chất cũng như thành phần và tính chất của các hợp 

chất tạo nên từ các nguyên tố đó biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân 

nguyên tử. 

b. Nguyên tắc xây dựng bảng tuần hoàn 

- Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử. 

- Các nguyên tố có cùng số lớp electron được xếp vào 1 hàng ngang gọi là chu kỳ. 

- Các nguyên tố có cùng electron hoá trị được xếp vào một cột dọc gọi là nhóm. 

c. Cấu trúc bảng tuần hoàn 

+ Chu kỳ: Là một dãy các nguyên tố hóa học mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron 

và được sắp xếp theo thứ tự tăng dần điện tích hạt nhân. Số lớp electron của nguyên tử nguyên 

tố bằng số thứ tự của chu kỳ. 

Ví dụ: 

C (Z = 6): 1s 2 2s 2 2p 2 có 2 lớp electron nên C nằm ở chu kỳ 2 trong bảng tuần hoàn (BTH). 

- Mỗi chu kỳ được mở đầu bằng một kim loại điển hình, cuối là một nguyên tố halogen 

và kết thúc là một khí hiếm (trừ chu kỳ 1). 

Các chu kỳ nhỏ (chu kỳ 1, 2, 3) 

+ Chu kỳ 1 (n=1) gồm hai nguyên tố 

H 

He 

1s 1 1s 2 

+ Chu kỳ 2 (n=2) gồm 8 nguyên tố (2 nguyên tố s, 6 nguyên tố p). 

l =0: Phân lớp 2s có 3 Li (2s 1 ) và 4 Be (2s 2 ) 

l=1: Phân lớp 2p từ 5 B (2s 2 2p 1 ) đến 10 Ne (2s 2 2p 6 ) 

+ Chu kỳ 3 (n=3) gồm 8 nguyên tố (2 nguyên tố s, 6 nguyên tố p). 

Hoàn toàn giống chu kỳ 2 

Dãy nguyên tố chu kỳ 2: 11Na 12Mg 13Al…………..….. 18 Ar 

Cấu hình electron lớp ngoài cùng: 3s 1 3s 2 3s 2 3p 1 …………….3s 2 3p 6 

Các chu kỳ lớn (4, 5, 6, 7) 

+ Chu kỳ 4 (n=4) gồm 18 nguyên tố (2 nguyên tố s, 10 nguyên tố d và 6 nguyên tố p). 

Nguyên tố: 19K 20Ca 21Sc…………….… 30 Zn 31 31 Ga……………. 36 Kr 

Cấu hình electron: 4s 1 4s 2 3d 1 4s 2 ………….....3d 10 4s 2 3d 10 4s 2 4p 1 ……..3d 10 4s 2 4p 6 

+ Chu kỳ 5 (n=5) Giống chu kỳ 4 

Dãy nguyên tố chuyển tiếp thứ nhất 


Nguyên tố: 37Rb 38Sr 39Y……………. 48 Cd 49In……………. 54 Xe 

Cấu hình electron: 5s 1 5s 2 4d 1 5s 2 ……...…..4d 10 5s 2 4d 10 5s 2 5p 1 ……..4d 10 5s 2 5p 6 





Dãy nguyên tố chuyển tiếp thứ hai 


9 










Chu kỳ này có 6 nguyên tố cấu hình bất thường vì mức năng lượng của AO 5s và 4d rất gần nhau 

làm cho electron chuyển giữa các phân lớp. 

+ Chu kỳ 6 (n=6) gồm 32 nguyên tố 

- Tương tự chu kỳ 5 nhưng có thêm 14 nguyên tố họ f bắt đầu từ nguyên tố Ce, các nguyên tố này 

có tính chất rất giống Lantan nên được xếp ở chung vào một dãy nên gọi là dãy lantanoit (hay các nguyên 

tố họ lantan) xếp phía dưới BTH. 

55Cs 56Ba 57La* 72Hf…………… 80 Hg 81Tl…………………. 86 Rn 

6s 1 6s 2 5d 1 6s 2 4f 14 5d 2 6s 2 …….4f 14 5d 10 6s 2 4f 14 5d 10 6s 2 6p 1 …........ 4f 14 5d 10 6s 2 6p 1 

Dãy nguyên tố chuyển tiếp thứ ba 

Họ Lantan: 58Ce 59Pr…………..……… 70 Yb 71Lu 

4f 1 5d 1 6s 2 4f 3 5d 0 6s 2 ……………..4f 14 5d 0 6s 2 4f 14 5d 1 6s 2 

+ Chu kỳ 7 (n = 7) 

14 nguyên tố f 

Chu kỳ 7 xây dựng chưa hoàn chỉnh, giống chu kỳ 6. 

Trong 32 nguyên tố có thể có thì bằng thực nghiệm chỉ mới thấy khoảng 30 nguyên tố trong đó 

có các Actinoit (các nguyên tố họ actini) (5f) nằm phía dưới BTH (giống các lantanoit) và dãy nguyên tố 

chuyển tiếp (6d). 

+ Nhóm 

- Nhóm nguyên tố là tập hợp các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cấu hình electron 

tương tự nhau, do đó có tính chất hóa học gần giống nhau và được xếp vào cùng một cột trong 

BTH theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân từ trên xuống dưới. Nhóm được chia thành nhóm A 

và nhóm B. 

+ Nhóm A: gồm các nguyên tố s và p, được đánh số từ IA đến VIIIA 

* STT của nhóm bằng với số electron hoá trị và bằng với số electron lớp ngoài cùng. 

+ Nhóm B: Gồm những nguyên tố d, được đánh số từ IB đến VIIIB 

* Số TT nhóm = số electron hoá trị = số electron lớp ngoài cùng + số electron ở lớp sát ngoài 

cùng. 

* Cách xác định STT nhóm ở nhóm B. Cấu hình electron lớp ngoài cùng (n-1)d x ns y : 

Chú ý: 

- Nếu x+y 10 → STT nhóm = x+y-10. 


+ (n-1)d 4 ns 2 → (n-1)d 5 ns 1 : nửa (bán) bão hoà → cấu hình bền 

+ (n-1)d 9 ns 2 → (n-1)d 10 ns 1 : giả bão hoà → cấu hình bền 





10 











1.2 CẤU TẠO PHÂN TỬ VÀ LIÊN KẾT HOÁ HỌC 

1.2.1 Các đặc trưng cơ bản của liên kết. 

a. Năng lượng liên kết. 

Năng lượng liên kết là năng lượng giải phóng ra khi hình thành liên kết hoá học từ các 

nguyên tử độc lập. 

Năng lượng liên kết thường tính bằng kJ/mol hoặc kcal/mol. Ví dụ: 

H + H → H2 ; 

ΔH= - 432 kJ/mol. 

- Quá trình phá vỡ phân tử để tạo thành các nguyên tử cần cung cấp một năng lượng. Đó là 

năng lượng nguyên tử hóa. 

hinh thanh lien ket 

⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ 

phan ly lien ket 

C + 4H ⎯⎯⎯⎯ ⎯ CH 

Về trị số tuyệt đối, năng lượng của hai quá trình này là như nhau nhưng ngược dấu. 

Bảng 2.1 Giá trị năng lượng của một số liên kết. 

Liên kết A-B 

C - H 

C - C 

C = C 

C 

C 

C - O 

C = O 

C - N 

Năng lượng liên kết, 

kJ/mol 

-412,5 

-347,0 

-597,7 

-811,0 

-351,0 

-760,7 

-292,6 

4 


C - F 

C - Cl 

C - Br 

C - I 

H - H 

O - H 

N - H 

Năng lượng liên kết, 

kJ/mol 

-439,0 

-328,0 

-279,0 

-238,0 

-431,0 

-464,0 

-388,7 

Trường hợp trong một phân tử có nhiều liên kết giống nhau người ta dùng khái niệm năng 

lượng liên kết trung bình. 

Ví dụ: C + 4H → CH4 ; ΔH 0 = -1650 kJ/mol. 

Cả bốn liên kết C-H hoàn toàn như nhau do vậy năng lượng liên kết trung bình là: 

1650 

EC− H= − = − 412 kJ / mol . 

4 

Năng lượng liên kết đặc trưng cho độ bền của liên kết hoá học, khi năng lượng liên kết 

càng lớn thì liên kết đó càng bền. 

b. Độ bội liên kết. 


Số liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử tham gia liên kết. 

Ví dụ: 

Liên kết C – C C = C N N 

Độ bội liên kết 1 2 3 






11 










c. Độ dài liên kết. 

Độ dài liên kết được xác định bằng khoảng cách giữa hai hạt nhân của hai nguyên tử tham 

gia liên kết. Độ dài liên kết phụ thuộc vào bản chất của các nguyên tử tham gia liên kết và bản 

chất của liên kết. Độ dài liên kết thường tính bằng Å. 

Ví dụ: 


Độ dài liên kết, Å 

H - H 

0,74 

O - H 

0,96 

C - H 

1,09 

C = C 

1,34 

Khi hai nguyên tử tham gia liên kết như nhau, độ bội liên kết tăng thì độ dài liên kết giảm. 

Ví dụ: 

d. Góc hóa trị 

Liên kết A-B C – C C = C 

C 

C 

Độ dài liên kết (Å) 1,54 1,34 1,2 

Là góc tạo thành bởi hai đường thẳng nối hạt nhân nguyên tử trung tâm với hai hạt nhân 

nguyên tử liên kết. 

1.2.2 Liên kết ion 

a. Sự hình thành liên kết ion. 

Khi hai nguyên tử có độ âm điện rất khác nhau (hiệu độ âm điện giữa chúng Δχ ≥1,77) 

tham gia hình thành liên kết thì thực tế có sự chuyển hẳn electron từ nguyên tử có độ âm điện 

nhỏ sang nguyên tử có độ âm điện lớn. Nguyên tử mất electron biến thành ion dương (gọi là 

cation), còn nguyên tử nhận electron biến thành ion âm (gọi là anion). Sau đó các ion mang điện 

tích ngược dấu đó hút nhau và lại gần nhau, nhưng khi đến rất gần nhau giữa những ion đó xuất 

hiện lực đẩy sinh ra bởi tương tác giữa vỏ electron của các ion. Lực đẩy đó càng tăng lên khi các 

ion càng gần nhau, đến lúc lực đẩy bằng lực hút, các ion dừng lại và ở cách nhau một khoảng 

nhất định, khi đó liên kết ion được hình thành và năng lượng của hệ là cực tiểu. Ta có thể biểu 

diễn trên giản đồ thế năng. 

O 

H H 

104,5 0 

E 

E đ 


r 0 E 0 

r 





E h 

- Vậy liên kết ion được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu. 

12 











Các ion có thể là đơn giản, cấu tạo từ các nguyên tử như K + , Na + , F - , Cl - ...nhưng cũng có 

thể là phức tạp gồm nhiều nguyên tử như NH4 + , NO3 - ... 

Ví dụ : Quá trình hình thành phân tử NaCl 

+ Nguyên tử Na (Z=11): [Ne]3s 1 

+ Nguyên tử Cl ( Z = 17): [Ne]3s 2 3p 5 

+ Na → Na + + 1e (Cation) 

+ Cl + 1e → Cl - (Anion) 

1e - 

Na 

Cl 

Na 

Na + 

Cl - Cl- 

Sau khi Na mất electron biến thành Na + thì bán kính nhỏ đi còn Cl nhận electron biến 

thành Cl - thì bán kính lớn hơn so với ở trạng thái nguyên tử trung hòa. 

Hai ion Na + và Cl - hút nhau bằng lực hút tĩnh điện, chúng sẽ tiếp xúc nhau một khoảng 

cách bằng tổng bán kính của hai ion 

b. Điều kiện để tạo thành liên kết ion 

Nếu liên kết ion được hình thành từ hai nguyên tử tương ứng thì hiệu độ âm điện giữa hai 

nguyên tử đó phải Δχ ≥1,77. Do đó, những kim loại mạnh như kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, 

Al... dễ tham gia tạo liên kết ion với các phi kim mạnh như halogen, oxi... 

c. Đặc điểm của liên kết ion 

- Liên kết ion không có tính định hướng trong không gian 

- Không có tính bão hoà. 

Bởi vì, trong các hợp chất ion thường tồn tại dưới dạng tinh thể. Các ion được coi như 

những quả cầu có trường điện tích phân bố đều về mọi hướng trong không gian. Một ion dương 


có tác dụng hút với nhiều ion âm xung quanh chúng và ngược lại. 

d. Điện hoá trị trong liên kết ion 

Điện hoá trị trong liên kết ion có trị số bằng số electron hoá trị mà nguyên tử nhường hay 

thu vào, dấu là dấu của ion đó. 

Ví dụ : Na → Na + + 1e điện hoá trị là 1+; 






13 










1.2.3 LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ 

Cl + 1e → Cl - điện hoá trị là 1- 

a. Nội dung cơ bản của thuyết liên kết cộng hóa trị (thuyết VB) 

+ Liên kết cộng hoá trị được hình thành do sự ghép đôi 2 electron độc thân của 2 nguyên tử liên kết 

có spin trái dấu nhau. Cặp electron này là chung của cả hai nguyên tử liên kết. 

+ Sự hình thành cặp electron chung là kết quả của sự xen phủ giữa 2 obitan nguyên tử (hay hai 

đám mây electron) của hai nguyên tử liên kết. Liên kết tạo ra sẽ càng bền vững khi sự xen phủ giữa hai 

obitan càng lớn. 

+ Các liên kết cộng hoá trị có tính định hướng, nghĩa là chúng được phân bố theo phương sao cho 

phù hợp với cấu hình không gian của phân tử. 

+ Liên kết cộng hóa trị có tính định vị, nghĩa là cặp electron liên kết được phân bố ở vùng không 

gian bao phủ giữa hai hạt nhân của hai nguyên tử liên kết. 

b. Sự hình thành phân tử liên kết cộng hóa trị. 

Ví dụ 1: sự hình thành phân tử PH 3 theo thuyết VB 

+ Viết cấu hình electron của các nguyên tử 

P(Z=15): [Ne]3s 2 3p 3 

H(Z=1): 1s 1 

+ Các orbitan chứa electron độc thân sẽ lần lượt xen phủ với nhau để tạo thành liên kết 

Mỗi orbitan p của P sẽ liên kết với một orbitan 1s của H tạo thành 3 liên kết P-H 

Góc 

HPH 

Thực tê góc 

= 90 0 (góc lý thuyết theo VB) 

HPH 

= 93 0 (góc thực nghiệm) 

Góc thực nghiệm lớn hơn góc lý thuyết 3 0 , là do sự đẩy nhau của các 

nguyên tử H và của các đôi electron tham gia liên kết. 

Ví dụ 2: Giải thích cấu trúc phân tử H2S theo thuyết VB 

S (Z=16) [Ne]3s 2 3p 4 

H (Z=1) 1s 1 

Tạo thành hai liên kết S-H 


Theo thuyết VB, nguyên tử H sẽ tiến tới nguyên tố S theo 2 phương của Sx và Sy, để có sự 

xen phủ lớn nhất giữa orbitan s của nguyên tử H và orbitan px, py (chẳng hạn) của nguyên tử S. 

Theo thuyết VB thì góc giữa HSH = 90 0 , nhưng thực tế góc giữa HSH = 92 0 

y 

H 

y 

H 

z 

z 

S 

H 

P 

H 

H 

x 

x 





14 











c. Điều kiện để tạo thành liên kết cộng hoá trị 

Để tạo thành liên kết cộng hoá trị thì 2 nguyên tử liên kết với nhau phải có hiệu độ âm 

điện 0 ≤ ∆χ < 1,7. 

+ Nếu 0 ≤ ∆χ < 0,4 → liên kết cộng hoá trị không cực. Cặp electron chung giữa hai 

nguyên tạo nên liên kết thuộc về hai nguyên tử với mức độ như nhau. 

Ví dụ: H2, Cl2 , PH3... 

+ Nếu 0,4 ≤ ∆χ





CHƯƠNG II 

PHẢN ỨNG HÓA HỌC 




2.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 

2.1.1 Hệ 

- Hệ nhiệt động (hay gọi tắt là hệ) là tập hợp một số lớn các phần tử được nghiên cứu, phần còn 

lại là môi trường. 

Một số hệ thường gặp: 

+ Hệ hở: là hệ trao đổi cả chất và năng lượng với môi trường. 

+ Hệ kín: là hệ không trao đổi chất nhưng trao đổi năng lượng với môi trường. 

+ Hệ cô lập: là hệ không trao đổi cả chất và năng lượng với môi trường. 

+ Hệ dị thể là hệ gồm hai hay nhiều phần khác nhau về tính chất vật lý và hoá học được phân 

cách nhau bằng những bề mặt phân chia, mỗi phần đó được gọi là một pha. Hệ dị thể là hệ gồm 

hai hay nhiều pha. 

+ Hệ đồng thể là hệ chỉ có một pha. 

2.1.2 Trạng thái 

Một hệ có thể tồn tại ở những trạng thái khác nhau, mỗi trạng thái của hệ được mô tả 

bằng một số các thông số trạng thái (đo được bằng thực nghiệm) như T, P,V,…Từ các thông số 

trạng thái người ta lập được những đại lượng biến đổi mới dùng để đặc trưng cho trạng thái của 

hệ đó là hàm trạng thái như H,S,G, …Hàm trạng thái không đo được bằng thực nghiệm mà được 

tính toán qua thông số trạng thái. Hàm trạng thái chỉ phụ thuộc vào trạng thái của hệ. 

2.1.3 Quá trình 

- Quá trình là tập hợp các giai đoạn biến đổi, chuyển hệ từ trạng thái này sang trạng thái 

khác và được đặc trưng bằng các thông số quá trình như nhiệt (Q) và công (A). 

- Một số quá trình thường gặp: 

+ Quá trình xảy ra ở áp suất không đổi (P = const) được gọi là quá trình đẳng áp. 

+ Quá trình xảy ra ở thể tích không đổi (V = const) được gọi là quá trình đẳng tích. 

+ Quá trình xảy ra ở nhiệt độ không đổi (T = const) được gọi là quá trình đẳng nhiệt. 

+ Quá trình trong đó hệ biến đổi qua một loạt các trạng thái rồi lại trở về trạng thái ban đầu gọi là 

quá trình kín. 

2.1.4. Phản ứng thuận nghịch, bất thuận nghịch 

Phản ứng bất thuận nghịch là phản ứng chỉ xảy ra theo một chiều xác định, từ các chất 

đầu phản ứng với nhau để tạo thành sản phẩm. 


Ví dụ: 

2KClO3 → 2KCl + 3O2 

Phản ứng bất thuận nghịch được thực hiện đến cùng, nghĩa là khi một trong các chất đầu 

hết hoặc tất cả các chất đầu đều tác dụng hết với nhau. Do đó phản ứng bất thuận nghịch còn 

được gọi là phản ứng hoàn toàn hay phản ứng một chiều. 





16 











Phản ứng thuận nghịch là phản ứng trong cùng điều kiện xác định có thể xảy ra đồng thời 

theo hai chiều ngược nhau, nghĩa là các chất đầu phản ứng với nhau để tạo thành sản phẩm, đồng 

thời các sản phẩm cũng phản ứng với nhau để tạo thành các chất đầu. 

Ví dụ: H2 + I2 2HI 

Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra không hoàn toàn, dù xuất phát từ các chất đầu 

hay sản phẩm thì cuối cùng luôn thu được một kết quả, đó là nồng độ mol của các chất không 

đổi. Khi đó nếu giữ nguyên điều kiện phản ứng thì dù kéo dài phản ứng đến bao lâu trạng thái 

cuối cùng của hệ vẫn giữ nguyên. Ta gọi trạng thái đó là trạng thái cân bằng hóa học của hệ. 

2.1.5 Phản ứng đồng thể, phản ứng dị thể 

Phản ứng đồng thể: là phản ứng giữa các chất ở cùng một pha. 

Ví dụ: 

H2(k) + Cl2(k) = 2HCl (k) 

NaOH(l) + HCl(1) = NaCl(1) + H2O (1) 

Phản ứng dị thể: là phản ứng giữa các chất ở các pha khác nhau. 

Ví dụ: C(r) + O2(k) = CO2(k) 

2.2 NHIỆT HÓA HỌC 

Zn(r) 

2.2.1 Nội năng và entanpi 

a. Nội năng 

+ 2HCl(1) = ZnCl2(1) + H2(k) 

Nội năng tổng là năng lượng dự trữ ở bên trong của hệ, bao gồm động năng của mọi dạng 

chuyển động (tịnh tiến, quay,..) và thế năng tương tác (hút và đẩy) của các hạt vật chất trong hệ 

(phân tử, nguyên tử, hạt nhân và electron …). 

Nội năng là một hàm trạng thái, phụ thuộc vào lượng chất, nhiệt độ,… và được kí hiệu là 

U. Thực tế, người ta không xác định được giá trị tuyệt đối của nội năng nhưng xác định được 

biến thiên của nó. 

b. Entanpi 

- Giả thiết hệ hấp thụ từ môi trường một lượng nhiệt Q, lượng nhiệt này làm tăng nội 

năng của hệ từ U1 đến U2 và sinh công A chống lại các lực ngoài tác dụng lên hệ. Theo định luật 

bảo toàn và biến hoá năng lượng: 

Q = (U 2 - U 1 ) + A (2.1) 

Một cách tổng quát, có thể coi: A = Agiãn nở + Akhác. Nếu coi: Akhác = 0 ; 

Khi đó: A = Agiãn nở (công chống lại áp suất ngoài tác dụng lên hệ – công cơ học). 

Biết: Agiãn nở = P(V2 - V1) (2.2) 


P: áp suất ngoài không đổi; 

V1: thể tích của hệ ở trạng thái đầu; 

V2: thể tích của hệ ở trạng thái cuối. 

Từ (2.1) và (2.2) : 

QP = (U2 - U1) + P(V2 - V1) 





17 


www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial 

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM








QP = (U2 + PV2) – (U1 + PV1 ) 

Đặt: H = U + PV , H được gọi là entanpi. (2.3) 

QP = H2 – H1 = H (2.4) 

Từ (2.3), entanpi là năng lượng của hệ có khả năng giãn nở và là hàm trạng thái. Thực tế, 

người ta không xác định được trị tuyệt đối của entanpi nhưng xác định được biến thiên của nó. 

Từ (2.4), lượng nhiệt hệ hấp thụ trong quá trình đẳng áp dùng để làm tăng entanpi của hệ 

và ngược lại, lượng nhiệt hệ toả ra trong quá trình đẳng áp là do entanpi của hệ giảm. 

- Khi không có lực ngoài tác dụng lên hệ (A = 0), thể tích của hệ không đổi, lượng nhiệt 

mà hệ hấp thụ chỉ để làm tăng nội năng của hệ. 

QV = U2 - U1 = U (2.5) 

Từ (2.5), lượng nhiệt hệ hấp thụ trong quá trình đẳng tích dùng để làm tăng nội năng của 

hệ và ngược lại, lượng nhiệt hệ toả ra trong quá trình đẳng tích là do nội năng của hệ giảm. 

Vậy, lượng nhiệt mà hệ trao đổi với môi trường trong quá trình đẳng tích (QV) được đánh 

giá bằng U và trong quá trình đẳng áp (QP) được đáng giá bằng H. 

2.2.2 Hiệu ứng nhiệt của quá trình hoá học. 

a. Khái niệm 

Lượng nhiệt mà hệ hấp thụ hay giải phóng trong một quá trình được gọi là hiệu ứng nhiệt 

của quá trình. Nếu quá trình là quá trình hoá học ta có hiệu ứng nhiệt của quá trình hoá học và 

còn được gọi là nhiệt phản ứng. Trong thực tế, phản ứng hoá học thường xảy ra ở áp suất khí 

quyển không đổi nên nhiệt phản ứng được đánh giá bằng H. 

b. Một số quy ước 

- Hệ hấp thụ (thu) nhiệt, entanpi của hệ tăng lên (H2 > H1), do đó H > 0. 

- Hệ giải phóng (toả) nhiệt, entanpi của hệ giảm xuống (H2 < H1), ta có H < 0. 

- Điều kiện chuẩn nhiệt động học: P = 1 atm, T = const, thường chọn T = 298 K. 

Hiệu ứng nhiệt ở điều kiện chuẩn nhiệt động học được kí hiệu là H 0 T (thường dùng 

H 0 298 hay đơn giản hơn là H 0 ) 

sau: 

- Phương trình nhiệt hoá học. 

Phương trình nhiệt hoá học là phương trình hoá học có ghi hiệu ứng nhiệt kèm theo như 

aA(r) + bB(k) → cC(r) ; H. 

H là lượng nhiệt trao đổi với môi trường khi a mol chất A (r) tác dụng hoàn toàn với b 

mol chất B(k) tạo thành c mol chất C(r) ở nhiệt độ không đổi. 

2CO(k) + O2(k) → 2CO2(k) ; H 0 298 = - 565,92 kJ. 


2.2.3 Một số hiệu ứng nhiệt thường gặp 

a) Nhiệt tạo thành (hay sinh nhiệt ) của một chất (H tt ) 

- Nhiệt tạo thành của một chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ 

các đơn chất bền, nếu ở điều kiện chuẩn thì nhiệt tạo thành đó là nhiệt tạo thành chuẩn và được 

kí hiệu là H 0 tt .298, 

- Ví dụ: 1/2Cl2(k) + 1/2H2(k) → HCl(k) ; H 0 298 = - 92,21 kJ 





18 











H 0 tt ,298 (HCl(k)) = - 92,21 kJ/mol 

- Chú ý: Theo định nghĩa trên thì nhiệt tạo thành H 0 tt của đơn chất bền bằng không. 

b) Nhiệt cháy (hay thiêu nhiệt) của một chất (Hc) 

- Nhiệt đốt cháy của một chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol 

chất đó bằng oxy phân tử (O2) để tạo thành các oxit bền với hoá trị cao nhất của sản phẩm cháy 

bền nhất, nếu ở điều kiện chuẩn thì thiêu nhiệt đó là thiêu nhiệt chuẩn và được kí hiệu là H 0 c,298. 

-Ví dụ: C2H6(k)+ 7/2O2(k) → 2CO2(k) + 3H2O(l); H 0 298 = - 1558,4 kJ 

H 0 c,298(C2H6(k)) = - 1558,4 kJ/mol 

- Chú ý: Khi đốt cháy hiđrocacbon, sản phẩm cháy bền là CO2(k) và H2O(l).Theo định 

nghĩa trên thì thiêu nhiệt của CO2(k), H2O(l), O2(k) đều bằng 0. 

c) Nhiệt phân huỷ của một chất (H ph ) 

- Nhiệt phân huỷ của một chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng phân huỷ 1 mol chất đó 

thành các đơn chất bền, nếu ở điều kiện chuẩn thì nhiệt phân huỷ đó là nhiệt phân huỷ chuẩn và 

được kí hiệu là H 0 ph,298. 

- Ví dụ: HCl(k) → 1/2Cl2(k) + 1/2H2(k) ; H 0 298 = 92,21 kJ 

H 0 ph,298 (HCl(k)) = 92,21 kJ/mol 

- Chú ý: H 0 tt,298 (HCl(k)) = - H 0 ph,298( HCl(k)) = - 92,21kJ/mol). 

Sinh nhiệt của một chất bằng nhiệt phân huỷ của chất đó về trị số nhưng ngược dấu: 

Htt (chất X) = - Hph (chất X). 

d) Nhiệt chuyển pha của một chất 

- Nhiệt chuyển pha của một chất là hiệu ứng nhiệt của quá trình chuyển 1 mol chất đó từ 

pha này sang pha khác tại nhiệt độ chuyển pha. 

- Một số quá trình chuyển pha: 

+ Quá trình hoá hơi (h.h): lỏng hơi 

Ví dụ: ở 100 0 C và 1 atm, H2O(l) H2O(h) ; H 0 373 = 44 kJ 

H 0 hh.373( H2O) = 44 kJ /mol 

+ Quá trình nóng chảy (n.c): rắn → lỏng; 

+ Quá trình đông đặc (đ.đ): lỏng → rắn; … 

2.2.4 Định luật Hess 

a. Phát biểu và ví dụ minh hoạ định luật Hess. 

Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng hoá học chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu (trạng thái của 


các chất tham gia phản ứng) và trạng thái cuối (trạng thái của các chất sản phẩm phản ứng), 

không phụ thuộc vào các trạng thái trung gian (nghĩa là không phụ thuộc vào quãng đường 

chuyển từ trạng thái đầu đến trạng thái cuối). 

Có thể hiểu định luật này như sau: 

Nếu có nhiều cách để chuyển các chất ban đầu như nhau thành các sản phẩm cuối cùng 




giống nhau thì hiệu ứng nhiệt tổng cộng theo cách nào cũng như nhau. 

19 


Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial 






- Ví dụ: 

T.T.đầu 

H 

T.T.cuối 




H 1 H 2 

T.T.trung gian 

Theo định luật Hess: H = H1 + H2 

Ví dụ: Phản ứng tạo thành SO 3(k) từ S (r) và O 2(k) có thể tiến hành theo hai cách khác nhau: 

- hoặc bằng cách trực tiếp: 

S (r) + 3/2 O 2 (k) → SO 3(k) H 0 298 = - 1653,510 kJ 

- hay qua hai giai đoạn: 

S (r) + O 2(k) → SO 2(k) (1) H 0 298(1) = - 1242,648 kJ 

và SO 2(k) + ½ O 2(k) → SO 3(k) (2) H 0 298 (2) 

Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng 2. 

Lời giải: 

định luật Hess: 

Vì hai cách nêu trên đều xuất phát từ trạng thái đầu để đi đến trạng thái cuối như nhau nên theo 

H 0 298 = H 0 298(1) + H 0 298 (2) 

H 0 298 (2) = H 0 298 - H 0 298 (1) = - 1653,510 - (- 1242.648) = - 410,862 kJ 

Minh họa theo sơ đồ: 

Trạng thái đầu H 0 298 Trạng thái cuối 

S (r) + 3/2O 2 (k) 

b. Hệ quả của định luật Hess 

H 0 298(1) H 0 298 (2) 

SO 2(k) + 1/2O 2(k) 

Trạng thái trung gian 

SO 3(k) 

Hệ quả 1: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng thuận bằng hiệu ứng nhiệt của phản ứng nghịch 

về trị số nhưng ngược dấu. Ht = - Hn (2.6) 

Ví dụ: N 2(k) + 3 H 2(k) → 2NH 3(k) ; H 0 298 = - 92,38 kJ 

2NH 3(k 

→ N 2(k) + 3 H 2(k) ; H 0 298 = 92,38 kJ 

Hệ quả 2: hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng nhiệt tạo thành của các chất sản phẩm 

trừ đi tổng nhiệt tạo thành của các chất tham gia có nhân với hệ số tỉ lượng của mỗi chất trong 


phương trình phản ứng. 

 

Trong công thức (3.7) 

 

H = n H − n H (2.7) 

j 

j tt,c i tt,d 

i 

chất sản phẩm j trong phương trình phản ứng. 

Ví dụ: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng sau: 

n 

i là hệ số tỉ lượng của chất tham gia i, 

n 

j là hệ số tỉ lượng của 





20 








CaCO 3(r) → CaO (r) +CO 2(k) H 0 298 = ? 

Biết: 




CaCO 3(r) CaO (r) CO 2(k) 

H 0 tt .298(kJ/mol) -1205,0 - 635,0 -393,5 

Lời giải: 

Theo công thức (3.7) 

H 0 298 = H 0 tt (CaO (r) ) + H 0 tt ( CO 2(k) ) - H 0 tt (CaCO 3(r) ) 

H 0 298 = - 635,0 

- 393,5 - (- 1205,0) = 176,5 kJ 

Hệ quả 3: hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng nhiệt đốt cháy của các chất tham gia 

trừ đi tổng nhiệt đốt cháy của các chất sản phẩm có nhân với hệ số tỉ lượng của mỗi chất trong 

phương trình phản ứng. 

 

Trong công thức (2.8) 

H = ( n H ) − ( n H 

) 

i 

 

i c. 

D j c C 

j 

chất sản phẩm j trong phương trình phản ứng. 

n i 

Ví dụ: Tính H 0 298 của phản ứng: 

là hệ số tỉ lượng của chất tham gia i, 

CH 3 COOH (l) + C 2 H 5 OH (l) → CH 3 COOC 2 H 5(l) + H 2 O (l) : H 0 298 = ? 

Biết nhiệt cháy của các chất: 

CH 3 COOH (l) C 2 H 5 OH (l) CH 3 COOC 2 H 5(l) 

H 0 c.298(kJ/mol) - 871 -1367 -2284 

Lời giải: Theo công thức (3.8) 

n j 

(2.8) 

H 0 298 =H 0 c(CH 3 COOH (l) ) + H 0 c(C 2 H 5 OH (l) ) - H 0 c(CH 3 COOC 2 H 5(l) ) - H 0 c(H 2 O (l) ) 

H 0 298 = - 871 - 1367 - (-2284) - 0 = 46 kJ 

2.3 CHIỀU VÀ GIỚI HẠN CÁC QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC 

là hệ số tỉ lượng của 

Như ta đã biết rằng có những quá trình xảy ra kèm theo sự giảm entanpi của hệ. Tuy nhiên 

cũng có những quá trình mà entanpi của hệ không đổi hoặc tăng lên vẫn tự diễn biến. Như vậy 

không thể chỉ dựa vào yếu tố Entanpi để xét chiều hướng diễn biến của quá trình. Nhiệt động học 

đã chỉ ra rằng còn có một yếu tố nữa cũng tác động đến chiều hướng diễn biến của quá trình là 

yếu tố Entropi. Sự kết hợp của hai yếu tố này được thể hiện qua thế đẳng áp đẳng nhiệt G, mà biến 

thiên của nó sẽ giúp chúng ta xem xét chiều hướng diễn biến và giới hạn của quá trình hoá học. 

2.3.1 Entropi 

a. Entropi và mức độ hỗn loạn. 


+ Mức độ hỗn loạn của một số hệ trong tự nhiên 

Ví dụ: Xét sự khuếch tán của hai khí lý tưởng A và B không tương tác hoá học với nhau, 

đựng trong một bình kín gồm hai ngăn, bên trái chứa khí A, bên phải chứa khí B, giữa có màng 

ngăn (trạng thái 1). Bình được đặt ở điều kiện P, T = const. Như vậy cả ba thông số trạng thái V, 

P, T đều không đổi. 






21 







bỏ màng ngăn 

A B A B 




trạng thái 1 trạng thái 2 

Nếu bỏ màng ngăn ra, hệ sẽ tự chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 là trạng thái mà 

các phân tử khí khuếch tán và trộn đều vào nhau. 

- Ở trạng thái 1: các phân tử khí chỉ chuyển động trong thể tích mỗi bình, ta nói trạng thái 

này ứng với sự sắp xếp các phân tử khí trật tự hơn, hệ có độ hỗn loạn thấp hơn. 

- Ở trạng thái 2: các phân tử khí chuyển động trong thể tích cả 2 bình, ta nói trạng thái 

này ứng với sự sắp xếp các phân tử khí mất trật tự hơn, hệ có độ hỗn loạn cao hơn. 

→ hệ tự chuyển từ trạng thái có độ hỗn loạn thấp sang trạng thái có độ hỗn loạn cao hơn. 

Vậy hệ tự diễn biến theo chiều làm tăng mức độ hỗn loạn của hệ. 

+ Xác suất nhiệt động học 

Để đặc trưng cho mức độ hỗn loạn của một hệ người ta dùng đại lượng xác suất nhiệt 

động học W của nó. Xác suất nhiệt động học W của một hệ là tổng số các trạng thái vi mô ứng 

với một trạng thái vĩ mô của hệ. Ở đây chữ “trạng thái vi mô” chỉ các cách sắp xếp của các phân 

tử trong hệ. 

Một hệ có mức độ hỗn loạn càng cao thì số các trạng thái vi mô ứng với một trạng thái vĩ 

mô càng lớn, do đó xác suất nhiệt động học W của nó càng lớn và ngược lại, do đó xác suất nhiệt 

động học là thước đo mức độ hỗn loạn của hệ. 

+ Entropi (S) và mức độ hỗn loạn của hệ 

Trong quá trình hệ trao đổi lượng nhiệt Q với môi trường để chuyển từ trạng thái một 

(entropi của hệ là S1) sang trạng thái hai (entropi của hệ là S2) thì biến thiên entropi của hệ S = 

S2 - S1 được xác định bằng công thức: S 

của hệ. 

Q 

T 

(dấu = xảy ra đối với quá trình thuận nghịch) 

Với hệ cô lập là hệ có Q = 0 thì S 0, nghĩa là hệ tự diễn biến theo chiều làm tăng entropi 

Về mặt ý nghĩa vật lý, entropi chính là thước đo mức độ hỗn loạn của hệ: entropi là hàm 

trạng thái đặc trưng cho độ hỗn loạn của hệ, biến thiên entropi trong một quá trình chỉ phụ thuộc 

vào trạng thái đầu và trạng thái cuối của hệ mà không phụ thuộc vào cách thức thực hiện quá 

trình đó như thế nào. Hệ có độ hỗn loạn càng cao thì S càng lớn. 

Như vậy, entropi là một thuộc tính khác của vật chất giống như nhiệt độ, áp suất, nội năng và 

entanpi. Entropi cũng là một hàm trạng thái của hệ. 

Từ mối liên quan giữa mức độ hỗn loạn của hệ S và xác suất nhiệt động học W, Boltzmann 


đã đưa ra công thức sau: 

Trong đó: 

S: entropi của hệ 

S = k.lnW 

W: xác suất nhiệt động học của hệ 

k: là hằng số tỉ lệ, chính là hằng số Boltzmann 





22 











Thông thường, entropi được tính cho 1 mol chất, khi đó: 

S = NA. k . lnW = R . lnW (NA là số Avogađro, R là hằng số khí) 

Vì xác suất nhiệt động học là một đại lượng không có thứ nguyên nên entropi mang thứ 

nguyên của R, thường là J.mol -1 .K -1 hoặc cal.mol -1 .K -1 

b. Tính chất của entropi. 

- Entropi phụ thuộc vào nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng thì entropi tăng và ngược lại. 

- Phân tử chất có cấu tạo càng phức tạp thì S càng lớn. 

VD: cùng 1 mol chất khí ở cùng đk t o , p: 

S(oxi) < S(ozon) 

- Nếu cùng 1 chất thì: entropi của trạng thái rắn nhỏ hơn entropi của trạng thái lỏng nhỏ hơn 

entropi của trạng thái khí. 

cal.mol -1 .K -1 

Ví dụ: entropi của nước đá, nước lỏng, hơi nước tương ứng bằng: 9,4 ; 16,72 ; 45,11 

Khi xác định entropi của một chất ở điều kiện chuẩn (áp suất P = 1atm, nhiệt độ T = 

298K), người ta thu được giá trị entropi tiêu chuẩn, kí hiệu là S o T. Thông thường người ta tính 

entropi tiêu chuẩn cho các chất và lập thành bảng để tiện tra cứu. 

Ví dụ: S 298(C, graphit) = 5,7 J.mol -1 .K -1 ; S 

o 

o 

298 (oxi) = 205 J.mol -1 .K -1 

c. Tính biến thiên entropi đối với một phản ứng hóa học. 

Vì entropi là một hàm trạng thái nên người ta sử dụng tính chất này để xác định biến 

thiên entropi trong các phản ứng hóa học. 

Giả sử có phản ứng hóa học sau: aA + bB → cC + dD 

Trong đó các chất A, B, C, D có các giá trị entropi chuẩn lần lượt là S 

Biến thiên entropi của phản ứng bằng tổng entropi chuẩn của các chất sản phẩm trừ đi tổng 

entropi chuẩn của các chất tham gia: 

S o pư = c. S 

o 

C + d . S 

o 

D 

] - [ a . S 

o 

A + b . S 

o 

B 

23 



o 

A 

, S 

= S o T ,sản phẩm - S o T,chất tham gia 

Ví dụ: Tính biến thiên entropi của phản ứng: CaCO 3(r) → CaO (r) + CO 2(k) 

biết entropi chuẩn của CaCO 3(r) , CaO (r) , CO 2(k) lần lượt là 22,16 ; 9,5 ; 51,06 cal.mol -1 .K -1 

S o pư = 51,06 + 9,5 – 22,16 = 38,4 cal.mol -1 .K -1 

2.3.4 Thế đẳng nhiệt đẳng áp và chiều tự xảy ra của quá trình. 

a.. Thế đẳng nhiệt, đẳng áp G 

G = G2 – G1 = H –T.S 

G được gọi là biến thiên thế đẳng nhiệt , đẳng áp (gọi tắt là biến thiên thế đẳng áp) của 


hệ, là đại lượng dùng làm tiêu chuẩn xét chiều hướng diễn biến của quá trình. 

G phụ thuộc vào cả 2 yếu tố: nhiệt động (H) và động học (S) 

b. Xét chiều hướng diễn biến của phản ứng dựa vào biến thiên G 

+ Quá trình tự xảy ra (theo chiều thuận): 

G < 0 H – T . S < 0 


o 

B 

,S 

o 

C 

, S 

o 

D 

. 




DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN








+ Quá trình không tự xảy ra (quá trình xảy ra theo chiều nghịch): 

G > 0 H – T . S > 0 

+ Quá trình đạt tới trạng thái cân bằng: 

G = 0 H – T. S = 0 

c. Tính biến thiên thế đẳng nhiệt, đẳng áp của quá trình 

+ Dựa trên việc tính biến thiên entanpi H và biến thiên entropi S của phản ứng rồi thay 

vào biểu thức G = H – T . S . 

+ Dựa trên đại lượng thế đẳng áp hình thành chuẩn của các chất: 

Thế đẳng áp hình thành chuẩn của một chất là biến thiên thế đẳng áp của quá trình 

hình thành 1 mol chất đó từ các đơn chất bền ở điều kiện tiêu chuẩn, kí hiệu G o 298 ,tt 

tra cứu. 

Ví dụ: G 

o 

298 

,tt (H2O) = -228,8 kJ/mol; G 

o 

298 

,tt (C2H4) = 68,1 kJ/mol 

Thế đẳng áp hình thành chuẩn của một chất có đơn vị là kJ/mol hoặc kcal/mol. 

Thế đẳng nhiệt, đẳng áp hình thành chuẩn của các chất cũng được lập thành bảng để tiện 

Thế đẳng áp hình thành chuẩn của các đơn chất bằng không. 

Đối với một phản ứng hóa học, biến thiên thế đẳng áp của phản ứng có thể được tính 

bằng tổng thế đẳng áp hình thành chuẩn của các chất sản phẩm trừ đi tổng thế đẳng áp hình thành 

chuẩn của các chất ban đầu: 

→ G 

o 

298 

,pư = (G 

o 

298 

,tt)sản phẩm - (G 

Ví dụ: Cho phản ứng : CaCO 3( r) CaO ( r) + CO 2( k) 

Ví dụ 2: 

Thế đẳng áp hình thành chuẩn của các chất là : 

CaCO 3 : -1129 kJ/mol 

CaO: -604 kJ/mol 

CO 2 

: -394,38 kJ/mol 

Tính biến thiên thế đẳng áp của phản ứng trên. 

o 

298 

,tt)chất tham gia 

Áp dụng công thức trên ta có: G o 298,pư = -604 + (-394,38) – (-1129) = 130,62 kJ/mol. 

Nhận xét: G o 298,pư > 0 chứng tỏ phản ứng trên không tự xảy ra được ở điều kiện thường. 

Xác định nhiệt độ để cho phản ứng sau đây xảy ra: 

Biết: 

CaCO 3( r) = CaO ( r) + CO 2( k) ; H o 298 = 178,21 kJ 


CaCO 3 (r) CaO(r) CO 2 (k) 

S o 298 (J/mol.K): 92,9 37,7 213,64 

Giải: Ta có S o 298,pư = 37,7 + 213,64 – 92,9 = 158,44 J/mol.k 

Phản ứng xảy ra khi G < 0 H – T S < 0 

thay số ta có T > 1124,78K (hay 851,78 o C) 

Vậy phản ứng xảy ra khi T lớn hơn 1124,78K (hay 851,78 o C). 





24 











2.4 TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HOÁ HỌC 

Theo nhiệt động học đã nghiên cứu, một phản ứng muốn xảy ra được phải có G < 0. Tuy nhiên, 

trong thực tế có những phản ứng tuy có G < 0 nhưng xảy ra với tốc độ vô cùng chậm chạp đến mức 

không thể nhận biết được vì những cản trở về mặt động học. 

0 

Ví dụ phản ứng: H 2 + 1/2O 2 → H 2 O 0 

= -229,467 kJ/mol 

G 298 K 

Để phản ứng này xảy ra với tốc độ mong muốn cần có những điều kiện thích hợp khác (nồng độ, 

nhiệt độ, áp suất, xúc tác). Môn học chuyên cứu về tốc độ phản ứng và các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ 

phản ứng được gọi là động hoá học. 

2.4.1 Khái niệm về tốc độ phản ứng 

+ Tốc độ phản ứng. 

Tốc độ phản ứng là độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản 

phẩm trong một đơn vị thời gian. 

Tốc độ phản ứng được xác định bằng thực nghiệm. 

+ Tốc độ trung bình của phản ứng. 

Xét phản ứng: A → B 

Tại thời điểm t1 

Tại thời điểm t2 

1 

C A 

; 

1 

C B 

; 

2 

C A 

; 

2 

C B 

1 

C A 

2 

C A 

→ 

→ 

1 

C B 

2 

C B 

lần lượt là nồng độ mol/l của A, B tương ứng với các thời điểm t1, t2 thì 

tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 là: 

gian. 

Hoặc 

vtb = 

vtb = 

C 

t 

2 

B 

2 

C 

t 

2 

A 

2 

− C 

− t 

− C 

− t 

1 

B 

1 

1 

1 

A 

C 

= − 

t 

C 

= 

t 

Kết hợp các hai cách tính trên ta có: 

vtb = 

C 

t 

B 

A 

(2.9) 

(2.10) 

(2.11) 

Như vậy, tốc độ trung bình của phản ứng là sự biến thiên nồng độ trong một đơn vị thời 

Nếu ta xét trong khoảng thời gian vô cùng bé, tức t2 càng gần t1 thì tốc độ trung bình sẽ 

tiến đến tốc độ tại một thời điểm nào đó và gọi là tốc độ tức thời vt. 


vt = 

lim 

→ t 0 

 

C 

t 

= dC 

dt 

Như vậy, tốc độ phản ứng tức thời là đạo hàm của nồng độ theo thời gian. 

(2.12) 

Trong trường hợp tổng quát biến thiên nồng độ của các chất trong hệ phản ứng với nhau 

có thể biểu diễn như sau: 






25 










Xét phản ứng: aA + bB → cC + dD 

v = 

dC 

adt 

dCB 

= − 

bdt 

dCC 

= 

cdt 

dCD 

ddt 

− A = 

(2.13) 

2.4.2 Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng 

a. Phản ứng đồng thể. 

+ Nội dung của định luật tác dụng khối lượng (Gubberg và Waage) 

Ở nhiệt độ xác định, tốc độ của một phản ứng tỉ lệ thuận với tích nồng độ các chất tham 

gia phản ứng với số mũ thích hợp. 

+ Biểu thức (Phương trình động học của phản ứng) 

Phản ứng: 

aA + bB → pC + qD 

n m 

v = k. C (2.14) 

A 

CB 

CA, CB lần lượt là nồng độ mol/l của chất A, B tại thời điểm khảo sát. 

n, m lần lượt là bậc phản ứng riêng của A và B. 

n + m được gọi là bậc của phản ứng. 

n, m là những số thu được từ thực nghiệm (thường thì n ≠ a, m ≠ b). Trong một số trường 

hợp chỉ số n, m… với trùng với hệ số tỉ lượng a và b. 

k là hằng số tốc độ phản ứng, nó phụ thuộc vào bản chất của các chất tham gia phản ứng 

và nhiệt độ. Đối với một phản ứng đã cho và ở nhiệt độ không đổi, nó là một hằng số. 

Chú ý: 

Với phản ứng đồng thể giữa các chất khí thì tốc độ phản ứng được tính bằng: 

v = kp. 

n m 

P A 

PB 

PA, PB lần lượt là áp suất riêng phần của A, B tại thời điểm khảo sát. 

b. Phản ứng dị thể 

(2.15) 

Trong phản ứng dị thể, phương trình động học sẽ không có mặt nồng độ của chất rắn vì 

nồng độ chất rắn được coi là có giá trị không đổi và được đưa vào hằng số tốc độ. 

Ví dụ: C(r) + O2(k) → CO2(k) 

v 

= kP 

. 

O 2 

2.4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 

a. Quy tắc Van’t Hoff 

+ Nội dung: 

(2.16) 

Trong khoảng nhiệt độ không lớn, cứ tăng nhiệt độ thêm 10 độ thì tốc độ phản ứng tăng 


lên lần ( thường có giá trị từ 2 đến 4). 

- Hệ số nhiệt độ là số chỉ tốc độ phản ứng tăng lên bao nhiêu lần khi tăng nhiệt độ của phản 

ứng thêm 10 độ. 

= 

v k 

T 10 T+ 

10 

v 

+ 

= (2.17) 

T 

k 

T 





26 











+ Biểu thức. 

Xét trong khoảng nhiệt độ từ T1 đến T2 ta có: 

k 

k 

T2 

b. Phương trình Arrhenius 

T1 

v 

T2 

−T1 

T 

T2 

10 10 

= = = 

(2.18) 

v 

T1 

Phương trình Arrhenius được thiết lập trong khoảng nhiệt độ khá rộng và cho kết quả 

chính xác hơn quy tắc Van’t Hoff. 

- k hằng số tốc độ phản ứng 

- A Hệ số trước hàm mũ 

k = A. e 

E* 

− 

RT 

- E* Năng lượng hoạt động hóa, đơn vị của E* là J.mol -1 

- T nhiệt độ phản ứng 

- R là hằng số khí: R = 8,314 J.mol -1 .K -1 

- Tại nhiệt độ T1: k1 = A. 

- Tại nhiệt độ T2: k2 = A. 

 

Do nồng độ không đổi nên: 

k 

T2 

= 

k 

T1 

v 

v 

T2 

T1 

k 

k 

Lấy ln hai về biểu thức (5.18) có: 

v 

ln 

v 

2 

1 

k 

= ln 

k 

2 

1 

E 

= 

R 

* 

1 

2 

1 

e 

e 

E* 

− 

RT1 

E* 

− 

RT2 

* * 

E 1 1 E . T 

− 

R T1 T2 

RT1T 

2 

= e = e 

* 

1 1 E . T 

− = 

T T 

RT T 

Các phương trình (2.19), (2.21) gọi là phương trình Arrhenius 

Nhận xét: Tốc độ phản ứng càng lớn khi: 

- Năng lượng hoạt hoá càng nhỏ 

- Nhiệt độ càng cao. 

2.4.5 Ảnh hưởng của xúc tác đến tốc đến tốc độ phản ứng 

a. Chất xúc tác 

+ Khái niệm chất xúc tác: 

2 

1 

2 

(2.20) 

(2.21) 

(2.19) 


Chất xúc tác là chất tham gia vào một giai đoạn của phản ứng làm tăng tốc độ phản ứng 

nhưng sau phản ứng lại được phục hồi và không bị biến đổi cả về lượng và chất. 






27 










+ Phân loại chất xúc tác: 

- Xúc tác đồng thể: Chất xúc tác cùng pha với chất tham gia phản ứng. Xúc tác đồng thể 

thường được thực hiện trong pha khí hoặc pha lỏng. 

- Xúc tác dị thể: Chất xúc tác không cùng pha với chất tham gia phản ứng. Thông thường chất 

xúc tác dị thể ở pha rắn, còn chất phản ứng ở pha khí hay pha lỏng. 

- Xúc tác enzim (còn gọi là xúc tác sinh hóa, men): là các protein có khả năng làm tăng tốc độ 

các phản ứng diễn ra trong cơ thể con người, động vật… 

+ Đặc điểm của hiện tượng xúc tác 

- Chất xúc tác chỉ làm tăng tốc độ phản ứng, không làm thay đổi G của phản ứng, nghĩa 

là chất xúc tác chỉ có ý nghĩa đối với phản ứng có G < 0 và tốc độ nhỏ. Nếu phản ứng có giá trị 

G > 0 thì phản ứng không bao giờ xảy ra dù với bất kì chất xúc tác nào. 

- Chất xúc tác làm tăng tốc độ của cả phản ứng thuận lẫn phản ứng nghịch ở mức độ như 

nhau nên chất xúc tác không làm dịch chuyển trạng thái cân bằng của phản ứng. 

- Chất xúc tác còn lại nguyên vẹn sau phản ứng nên nó không làm thay đổi các tính chất 

đặc trưng nhiệt động học của quá trình. 

- Sự xúc tác có tính chất chọn lọc. Mỗi chất xúc tác chỉ xúc tác cho một loại phản ứng 

nhất định hay một phản ứng nhất định. Cùng một chất tham gia phản ứng, nhưng nếu dùng các 

chất xúc tác khác nhau thì sẽ tạo là các sản phẩm khác nhau. Ví dụ, khi nhiệt phân C2H5OH nếu 

dùng xúc tác Al2O3 sẽ thu được etilen và nước, dùng Cu sẽ thu được axetanđehit, còn khi dùng 

hỗn hợp xúc tác là Al2O3/ZnO thi sản phẩm thu được là butađien. 

b. Ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng 

hoạt hoá). 

* Chất xúc tác làm tăng khả năng định hướng thuận lợi của các phân tử (làm tăng entropi 

Ví dụ: Chất xúc tác dị thể (ở thể rắn) đã hấp phụ phân tử các chất tham gia phản ứng ở thể 

khí hoặc thể lỏng lên bề mặt chất xúc tác làm tăng entropi hoạt hoá. 

* Chất xúc tác tham gia vào một giai đoạn nào đó của phản ứng và làm giảm năng lượng 

hoạt hoá của phản ứng, do đó làm tăng tốc độ phản ứng. 

Ví dụ: Phản ứng (1) : A + B → AB có E 1 

* 

nên vận tốc phản ứng nhỏ. Khi có xúc tác K 

thì phản ứng xảy ra theo 2 giai đoạn: 

phản ứng (1) 

Giai đoạn a - phản ứng (2): A + K → AK có E2 * 

Giai đoạn b - phản ứng (3): AK + B → AB + K có E3 * 

E2 * và E3 * đều nhỏ hơn E1 * nên vận tốc phản ứng (2) và (3) đều lớn hơn vận tốc của 


Trong 2 phản ứng (2), (3), phản ứng nào có E * lớn hơn sẽ xảy ra chậm hơn và sẽ quyết 

định vận tốc của phản ứng ( 1) khi có xúc tác K 





28 











Hình 2.1. Sơ đồ tiến trình của phản ứng đồng thể khi không có mặt (đường liền) và có mặt 

(đường nét đứt) chất xúc tác. 

* Ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng. 

Xét phản ứng: A + B → AB (có E * lớn, tốc độ phản ứng nhỏ). 

E * : Năng lượng hoạt hoá của phản ứng khi không có mặt chất xúc tác 

* 

E xt 

: Năng lượng hoạt hoá của phản ứng khi có mặt chất xúc tác ( với giả thiết chất xúc 

tác chỉ ảnh hưởng tới năng lượng hoạt hóa của phản ứng). 

k: Hằng số tốc độ phản ứng khi không có mặt chất xúc tác. 

kxt: Hằng số tốc độ phản ứng khi có mặt chất xúc tác. 

 

 

v = 

ke . 

vxt = k. 

vxt 

v 

2.6 CÂN BẰNG HOÁ HỌC 

* 

− 

E 

RT 

e. 

* 

E − xt 

RT 

k 

k 

xt 

= = 

ln 

v xt 

2.6.1 Trạng thái cân bằng hóa học 

Xét phản ứng thuận nghịch 

H2 + I2 

v 

e 

E 

* 

−E * xt 

RT 

E* − E* 

= xt 

RT 

Vt 

Vn 

vt = kt.[H2].[I2] 

vn = kn.[HI] 2 

2HI 

(2.22) 

(2.23) 

(2.24) 

(2.25) 


Tại thời điểm đầu, nồng độ [H2] và [I2] lớn, nồng độ [HI] nhỏ nên vt lớn hơn vn làm cho 

phản ứng thuận xảy ra nhanh hơn, nồng độ [HI] tăng dần còn nồng độ [H2] và [I2] giảm dần dẫn 






29 










đến vt giảm dần và vn tăng dần cho đến khi vt = vn khi đó ta nói phản ứng đạt đến trạng thái cân 

bằng. 

Ở trạng thái cân bằng nồng độ mol các chất là không đổi theo thời gian, nếu các điều kiện 

bên ngoài (T, P, C) không đổi. Khi thay đổi các điều kiện bên ngoài, cân bằng hoá học sẽ bị 

chuyển dịch theo chiều thuận hay nghịch cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng mới ứng với 

điều kiện mới. Nếu khôi phục điều kiện ban đầu, cân bằng sẽ trở về như cũ. 

Cân bằng hóa học là một cân bằng động, ở trạng thái cân bằng phản ứng không dừng lại 

mà luôn luôn xảy ra với tốc độ hai phản ứng thuận và nghịch như nhau. Trong một đơn vị thời 

gian, nếu có bao nhiêu mol chất sản phẩm được tạo thành do phản ứng thuận thì cũng có bấy 

nhiêu mol chất sản phẩm phân hủy theo phản ứng nghịch để tạo các chất ban đầu. 

2.6.2 Phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff và hằng số cân bằng 

a. Phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff 

Xét phản ứng thuận nghịch giữa các khí lý tưởng 

aA + bB 

cC + dD 

thực hiện ở nhiệt độ và áp suất không đổi. 

ta có: 

G 

T 

= G 

0 

T 

c d 

PC 

. P 

D 

+ RT ln 

 

a b 

PA 

P 

. 

B 

Khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng thì G T = 0, do đó: 

o 

G T 

G 

0 

T 

c d 

PC 

. P 

D 

= −RT 

ln 

 

a b 

PA 

P 

. 

B 

cb 

bk 

(2.26) 

(2.27) 

= const ở mỗi một nhiệt độ xác định. Từ đó suy ra mỗi phản ứng đã cho ở T= const, tỷ số 

c d 

PC 

. P 

D 

 

 

a b 

PA 

P 

. 

B 

cb 

= K 

P 

= const 

(2.28) 

KP được gọi là hằng số cân bằng, đối với một phản ứng nó chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. 

KP càng lớn thì phản ứng tiến hành theo chiều thuận càng mạnh và ngược lại. 

So sánh (6.5) và (6.4) ta được: 

So sánh (6.6) và (6.3) ta được: 

Đặt 

G 

T 

G 

o 

T 

= −RT 

ln K 

 

P 

= −RT 

ln K 

P 

c d 

PC 

. P 

D 

= 

a b 

PA 

P 

. 

B 

P 

c d 

PC 

. P 

D 

+ RTln 

 

a b 

PA 

P 

. 

B 

bk 

bk 

(2.29) 

(2.30) 






⇒ 

K 

P 

GT 

= −RT 

ln (2.31) 

 

P 

(2.29), (2.30) và (2.31) là các dạng của phương trình đẳng nhiệt Van't Hoff . 

30 











Phương trình đẳng nhiệt Van't Hoff cho phép tính biến thiên thế đẳng áp, đẳng nhiệt của phản 

ứng thuận nghịch ở trạng thái cân bằng và ở trạng thái bất kỳ. 

b. Hằng số cân bằng 

Từ biểu thức (2.28) ở trên ta gọi Kp là hằng số cân bằng của phản ứng thuận nghịch. Kp 

chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất của các chất. 

Kp đặc trưng cho mức độ tiến triển của phản ứng từ trái sang phải. Nếu áp suất riêng của 

các chất tham gia càng nhỏ, áp suất riêng của các chất sản phẩm càng lớn thì Kp càng lớn và 

ngược lại. 

Ngoài hằng số cân bằng KP ra trong thực tế còn sử dụng một số hằng số cân bằng khác 

như : KC , KN với các biểu thức như sau: 

K 

C 

c 

CC 

. C 

= 

a 

C 

A. 

C 

d 

D 

b 

B 

 

 

 

cb 

trong đó 

ni 

Ci = (2.32) 

V 

(KC cũng phụ thuộc vào bản chất chất tham gia và nhiệt độ) 

K 

N 

N 

= 

N 

c 

C 

a 

A 

. N 

. N 

d 

D 

b 

B 

 

 

 

cb 

trong đó 

N 

i 

ni 

= 

n 

(KN phụ thuộc vào bản chất chất tham gia và nhiệt độ và áp suất chung của hệ.) 

* Mối liên hệ giữa KP và KC, KN 

K 

K 

P 

P 

= K . . 

C 

= K . 

N 

 

( RT) n 

 

( P) n 

cb 

i 

(2.33) 

với n = (c+d) - (a+b) (2.34) 

(2.35) 

Chú ý: Với những phản ứng có sự tham gia của chất rắn hoặc chất lỏng, nếu diện tích bề mặt của 

chúng được coi là không đổi thì vận tốc phản ứng chỉ phụ thuộc nồng độ chất khí nên phương 

trình hằng số cân bằng chỉ có mặt nồng độ các chất khí: 

Ví dụ: FeO(R) + CO(K) Fe(R) + CO2(K) 

 

 

CO 

CO 

K C 

2 

= 

 

 

, 

K 

P 

P 

= 

P 

2.6.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học – Nguyên lí chuyển dịch cân bằng 

a. Ảnh hưởng của nhiệt độ 

Xét phản ứng thuận nghịch tổng quát của các chất khí 

aA + bB 

Từ phương trình đẳng nhiệt Van't Hoff: 

Và theo Nhiệt động học : 

 

ln 

cC + dD 

G 

G 

o 

T 

0 

−RT ln K 

P 

= −RT 

ln K 

= 

0 

P 

−TS 


0 

= −TS 

CO 

2 

CO 

0 

0 

S 

= − + 

(2.36) 

RT R 

K P 

0 

Coi H 0 , S 0 không thay đổi theo nhiệt độ, ta có : 






31 







ln 

K 

 

T 

P 

 

 

 

P 

H 

= 

RT 

o 

2 

(2.37) 




 

0 

Kp( T2 

) 1 1 

ln = − 

Kp( T1 ) R T1 T2 

 

(2.38) 

Từ hai phương trình(2.36), (2.37) ta nhận thấy: dấu của đạo hàm phụ thuộc vào dấu của H o . 

+ Nếu H 0 > 0 ( phản ứng theo thuận nghịch thu nhiệt) thì khi T tăng, KP sẽ tăng và cân 

bằng phản ứng sẽ chuyển dịch theo chiều thuận (thu nhiệt) để làm giảm T. 

+ Nếu H 0 < 0 ( phản ứng thuận phát nhiệt ) thì khi T tăng, KP sẽ giảm và cân bằng 

phản ứng sẽ chuyển dịch theo chiều nghịch (thu nhiệt) để làm giảm T. 

Kết luận: Một phản ứng đang ở trạng thái cân bằng, nếu ta thay đổi nhiệt độ của hệ phản ứng 

thì cân bằng của phản ứng đó sẽ chuyển dịch theo chiều có tác dụng chống lại sự thay đổi đó. 

Ví dụ: CO(K) + H2O(K) CO2(K) + H2(K) ( 

0 

H 700K = 42,68 kJ.mol -1 ) 

+ Nếu tăng T >700K cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (chiều giảm T) 

+ Nếu giảm T < 700K cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (chiều tăng T) 

b. Ảnh hưởng của áp suất 

Xét phản ứng thuận nghịch tổng quát của các chất khí 

Từ phương trình đẳng nhiệt Van't Hoff: 

và từ phương trình (13): 

ta có: 

T 

K 

aA + bB cC + dD ở T = const 

P 

N 

( ) n 

= K . P 

o 

T 

G 

 

cb 

G = G 

+ RTln 

K . 

T 

= G 

( P) 

o 

T 

( ) 

N 

n 

cb 

+ RT ln K 

P 

(2.39) 

Ở nhiệt độ cố định, nếu thay đổi áp suất chung của cả hệ, áp suất chung chỉ phụ thuộc 

vào P n . Ta nhận thấy : 

+ Nếu 

n 

> 0 : Khi tăng áp suất P chung của hệ thì biến thiên thế đẳng áp của hệ trở 

thành dương (G>0). Phản ứng xảy ra theo chiều từ phải sang trái, vậy cân bằng chuyển dịch 

theo chiều nghịch về phía có ít phân tử khí hơn. 

+ Nếu 

n 

< 0 : Khi tăng áp suất P chung của hệ thì biến thiên thế đẳng áp của hệ trở 

thành âm (G








c. Ảnh hưởng của nồng độ 

Xét phản ứng : aA + bB cC + dD 

Khi cân bằng được thiết lập, ta có : 

K 

c 

CC 

. C 

= 

a 

C 

A. 

C 

 

d 

D 

 

C b 

= 

B cb 

const 

(T = const) 

Ta nhận thấy: Nếu hệ đang ở trạng thái cân bằng mà ta thêm một trong các chất tham gia 

và không thay đổi nhiệt độ,thể tích của hệ thì cân bằng phải chuyển dịch theo chiều thuận nhằm 

làm giảm CA, CB đồng thời làm tăng CC và CD để tỷ số : 

c 

C . D 

C 

d 

D 

b 

B 

a 

C . C 

A 

= const 

Kết luận : Một phản ứng đang ở trạng thái cân bằng, nếu ta thay đổi nồng độ của một trong các 

chất trong hệ thì cân bằng chuyển dịch theo chiều có tác dụng chống lại sự thay đổi nồng độ đó. 

d. Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier 

Từ các kết luận rút ra trong quá trình khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học, Le 

Chatelier đã khái quát hoá thành nguyên lý được gọi là nguyên lý chuyển dịch cân bằng hay 

nguyên lý Le Chatelier : 

" Một hệ đang ở trạng thái cân bằng hoá học, nếu ta thay đổi một trong các thông số 

trạng thái của hệ (nhiệt độ, áp suất, nồng độ) thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều có tác 

dụng chống lại sự thay đổi đó." 

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG II 

2.1. Nêu các khái niệm: hệ, hệ cô lập, hệ kín, hệ hở, hệ đồng thể, hệ dị thể, môi trường, trạng thái 

và quá trình. 

2.2. Trình bày nội năng và entanpi. 

2.3. Nêu các định nghĩa và quy ước: hiệu ứng nhiệt của quá trình, hiệu ứng nhiệt của phản ứng 

hoá học, phản ứng toả nhiệt, phản ứng thu nhiệt, phương trình nhiệt hoá. 

2.4. Trình bày: Nhiệt tạo thành, nhiệt phân huỷ, nhiệt cháy và nhiệt chuyển pha của một chất. 

2.5. Trình bày các hệ quả của định luật Hess. 

2.6 Trình bày về khái niệm entropi (S): tổng trạng thái W và biểu thức tính S, ý nghĩa vật lý 

2.7 của entropi, cách tính entropi của một phản ứng hoá học. 

2.8 Các yếu tố entanpi và entropi ảnh hưởng đến quá trình biến đổi của hệ như thế nào? 

2.9 Thế đẳng áp là gì? biến thiên thế đẳng áp ảnh hưởng như thế nào đến chiều hướng diễn biến 

của quá trình? 


2. 10. Trình bày khái niệm, biểu thức tính tốc độ phản ứng. Cho ví dụ minh hoạ. 

2. 11. Trình bày ảnh hưởng của nồng độ đến vận tốc phản ứng. Cho ví dụ 

2. 12. Trình bày ảnh hưởng của nhiệt độ đến vận tốc phản ứng (quy tắc Van’t Hoff, phương trình 

Arrhenius). 






33 










2. 13. Trình bày về chất xúc tác: khái niệm, phân loại xúc tác, đặc điểm của hiện tượng xúc tác, 

ảnh hưởng của chất xúc tác đến vận tốc xúc tác. 

2.14. Cho một ví dụ về phản ứng thuận nghịch giữa các chất khí. Viết các biểu thức KP, KC, KN 

đối với phản ứng đó. Nêu các đặc điểm của phản ứng cân bằng. 

2.15. Nêu ví dụ và giải thích ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng hóa học. 

2.16. Nêu ví dụ và giải thích ảnh hưởng của áp suất đến cân bằng hóa học. 

2.17. Nêu ví dụ và giải thích ảnh hưởng của nồng độ đến cân bằng hóa học. 

2.18. Phát biểu nguyên lý chuyển dịch cân bằng của Lơ Chatelier. 






34 








PHẦN II 

ĂN MÒN VÀ CHỐNG ĂN MÒN VẬT LIỆU 




3.1 Khái niệm và phân loại ăn mòn 

3.1.1 Khái niệm về ăn mòn 

CHƯƠNG III ĂN MÒN KIM LOẠI 

Ngày nay vật liệu kim loại vẫn đang chiếm vị trí quan trọng nhất trong nền kinh tế quốc 

dân, do có tính hoạt động hóa học cao, chúng bị môi trường tác động làm phá hủy dần gọi là 

quá trình ăn mòn kim loại. 

Ở các nước công nghiệp phát triển, người ta ước tính thiệt hại do ăn mòn chiếm khoảng 

4,2% tổng sản phẩm quốc dân. Thiệt hại sẽ còn lớn hơn nếu tính cả chi phí cho việc bảo dưỡng, 

thay thế vật liệu và hậu quả của ăn mòn làm ô nhiễm môi trường và mất cân bằng sinh thái. 

Ở Việt Nam, do khí hậu nóng, ẩm, tỷ lệ vật liệu kim loại sử dụng còn cao vì vậy thiệt hại 

do ăn mòn còn có thể lớn hơn. 

Bảng 3.1 Tỷ lệ thiệt hại phân bố theo các dạng ăn mòn. 

Các dạng ăn mòn 

% tỷ lệ thiệt hại 

Ăn mòn đều 34 

Ăn mòn dưới ứng suất 28 

Ăn mòn mài mòn 6 

Ăn mòn cục bộ 5 

Ăn mòn tinh giới 4 

Ăn mòn khác 23 

Do vai trò quan trọng của vật liệu kim loại trong quá trình phát triển kinh tế, vấn đề ăn 

mòn và bảo vệ chúng luôn luôn được quan tâm ở mức độ cao. 

3.1.2 Các cách phân loại ăn mòn 

a. Phân loại theo cơ chế ăn mòn 

Ăn mòn điện hóa 

Ăn mòn điện hóa là sự ăn mòn kim loại trong môi trường điện ly, trong đó sự oxy hóa 

kim loại và sự khử các chất oxy hóa không chỉ xảy ra trong một phản ứng trực tiếp mà nhờ sự 

dẫn điện, quá trình oxy hóa khử còn xảy ra trong phạm vi rộng, phức tạp hơn. Điển hình là các 

dạng ăn mòn galvanic. 


Ăn mòn hóa học (ăn mòn trong môi trường khí) 

Ăn mòn hóa học là sự ăn mòn kim loại trong môi trường khí, xảy ra do phản ứng hóa học 

của kim loại với môi trường khí xung quanh có chứa các chất xâm thực như O2, S2, Cl2… Ví dụ 

kim loại (Me) khi nung ở nhiệt độ cao trong không khí sẽ bị oxy hóa theo phản ứng: 

2Me + ½ O2 →MeO 






35 










gây ra. 

Ăn mòn có liên quan đến tác động cơ học 

- Ăn mòn ứng suất: Do tác động đồng thời giữa cơ học cưỡng bức và môi trường ăn mòn 

- Ăn mòn mài mòn: là sự ăn mòn kim loại gây ra do tác động cơ học vào bề mặt kim loại. 

b. Phân loại theo môi trường ăn mòn 

- Ăn mòn trong khí quyển; 

- Ăn mòn trong môi trường nước ngọt; 

- Ăn mòn trong môi trường nước biển; 

- Ăn mòn trong môi trường đất; 

c. Phân loại theo phạm vi ăn mòn 

- Ăn mòn đều: Khi tốc độ ăn mòn như nhau trên toàn bộ bề mặt kim loại. Loại ăn mòn 

này ít nguy hiểm vì ta có thể dự toán trước khi thiết kế các thiết bị. 

- Ăn mòn cục bộ: Ăn mòn cục bộ là dạng ăn mòn chỉ xảy ra trong phạm vi hẹp. Tùy theo 

vị trí và hình thể ăn mòn người ta phân ra: 

+ Ăn mòn khe: Xảy ra ở chỗ nối hai kim loại hoặc dưới các vật có xiết ốc, đinh tán do sự 

chênh lệch nồng độ oxi. 

+ Ăn mòn lỗ: Là ăn mòn cục bộ tạo ra các lỗ có kích thước nhỏ, độ sâu của lỗ có thể lớn 

hơn đường kính của nó. 

kim loại rỗng. 

+ Ăn mòn tinh giới: Là sự phá hủy kim loại có tính chọn lọc tại ranh giới giữa các hạt tinh thể. 

+ Ăn mòn chọn lọc: Là sự oxi hóa một thành phần của hợp kim và thường tạo ra cấu trúc 

2.2 Tốc độ ăn mòn 

2.2.1 Tốc độ ăn mòn khối lượng (Pkh.l) 

Tốc độ ăn mòn khối lượng được xem là khối lượng kim loại bị mất đi do ăn mòn tính trên 

một đơn vị diện tích bề mặt, trong một đơn vị thời gian: 

Pkh.l = 

m − m 

St . 

1 2 

; (g/cm 2 .ngày) (3.1) 

m1, m2 là khối lượng mẫu kim loại trước và sau khi bị ăn mòn, gam; 

S là diện tích bề mặt kim loại, cm 2 ; 

t là thời gian, ngày; 

3.2.2 Tốc độ thâm nhập Ptn 

Tốc độ thâm nhập ( Ptn) là chiều sâu trung bình tính từ bề mặt ban đầu của kim loại bị ăn 

mòn sau một năm, ta có: 


Ptn = 

P .365 kh . l 

 

; cm/năm (hoặc mm/năm) (3.2) 

ρ là khối lượng riêng của kim loại, g/cm 3 ; 365 là số ngày trong một năm. 

Dựa vào tốc độ thâm nhập Ptn, người ta chia kim loại thành ba nhóm: 

1. Nhóm các kim loại có Ptn








2. Nhóm các kim loại có Ptn trong phạm vi (0,125 ÷1,25) mm/năm được coi là các kim 

loại bền ăn mòn trung bình. 

3. Nhóm các kim loại có Ptn>1,25 mm/năm được coi là không bền ăn mòn. 

Ngoài ra, tốc độ ăn mòn có thể được đo bằng mật độ dòng ăn mòn ia/m hoặc theo thể tích 

khí hydro thoát ra… 

Tương ứng, người ta cũng chia tốc độ ăn mòn thành các loại: chậm, trung bình và nhanh. 

Cách phân loại trên chỉ mang tính tương đối vì còn phụ thuộc vào quan hệ giữa bản chất 

của vật liệu và hoạt tính của môi trường. Ví dụ, một kim loại được coi là không bền ăn mòn 

trong nước ngọt, với cùng tốc độ ăn mòn ấy, trong nước biển lại được xem là khá bền. Cách 

phân loại thứ hai đề cập đầy đủ cả vật liệu và môi trường cụ thể. 

3.3 Ăn mòn điện hóa 

3.3.1 Thế điện cực 

Xét điện cực tại đó xảy ra quá trình oxi hóa khử sau: 

Ox + ne Kh hay cặp oxi hóa khử: Ox/Kh 

Ví dụ: Zn 2+ + 2e Zn; Fe 3+ + e Fe 2+ … 

Công thức Nernst đối với cặp Ox/Kh là: 

E 

cb 

ox/kh 

0 RT [Ox] 

= Eox/kh 

+ ln 

nF [Kh] 

Trong đó: R là hằng số khí, R = 8,314J/mol.K 

T là nhiệt độ tuyệt đối (K) 

n: số e trao đổi 

F: hằng số Faraday, F = 96500 C/mol 

0 

E ox/kh 

:: thế điện cực tiêu chuẩn của cặp oxi hóa khử. Giá trị thế điện cực chuẩn tra 

cứu ở phần phụ lục. 

Nếu đo ở 25 o C (298K) thì công thức Nernst viết thành: 

(tức 

0 

E ox/kh 

E 

cb 

ox/kh 

0 0,059 [ Ox] 

= Eox/kh 

+ lg 

n [ Kh ] 

(3.3) 

(3.4) 

Nhìn vào biểu thức (3.3) và (3.4) ta thấy: Thế điện cực phụ thuộc vào bản chất điện cực 

) và nồng độ của dạng oxi hóa và dạng khử. 

❖ Điện cực kim loại: Thanh kim loại không phản ứng với H2O, nhúng vào dung dịch muối 

chứa ion của kim loại đó. 

M ׀ M n+ (dd) M n+ + ne M 

Ở 25 o n+ 

cb 0 0,059 [ M ] 

C: E n+ = E n+ + lg Coi [M]= 1 

M /M M /M 

n [ M ] 


Suy ra: 

cb 0 0,059 

n+ n+ 

M /M M /M lg[ 

n+ 

E = E + M ] 

n 

Ví dụ: Cu 2+ + 2e Cu Thì: E cb 

0 0,059 2 

2+ = E 2+ + 

Cu /Cu Cu /Cu lg[ ] 

2 

Cu + 

❖ Điện cực khí: 

Điện cực khí Hidro: Pt (H2) ׀ H + 





37 








2H + + 2e 

H2 




là phản ứng xảy ra trên mặt giới hạn của điện cực Platin và dung dịch H + . Khi ở 25 o C: 

E 

+ 

0,059 [ H ] 

= E + lg 

2 P 

cb 

0 

+ 

2 H /H2 + 

2 H /H2 

❖ Điện cực oxi hóa khử: gồm một dây dẫn kim loại Pt tiếp xúc một dung dịch gồm chất oxi hóa 

và chất khử. 

Ví dụ: Pt │ Fe 3+ ; Fe 2+ 

Phản ứng điện cực: Fe 3+ + 1e Fe 2+ Thì thế điện cực cân bằng ở 25 o C: 

E 

= E + 

cb 

0 

3+ 2+ 

Fe /Fe 

3+ 2+ 

Fe /Fe 

3+ 

[ Fe ] 

0,059lg [ 

2+ 

Fe ] 

• Điện cực oxi hóa khử trong môi trường nước có sự tham gia của H + hoặc OH - : 

Khác với điện cực oxi hóa khử đơn giản, điện cực loại này trong thành phần dung dịch 

không chỉ có chứa chất oxi hóa và chất khử mà còn có mặt thành phần của axit H + hoặc bazơ 

(OH - ) đóng vai trò là môi trường phản ứng. 

Ví dụ: O2 + 4H + + 4e 2H2O 

3.3.2 Ăn mòn điện hóa 

E 

= E + 

cb 

0 

+ O 2 +4H /2H2O 

+ 

O 2 +4H /2H2O 

H2 

0,059 PO 

. C lg 

2 

4 1 

Thí nghiệm 1: Nhúng thanh sắt vào dung dịch muối sắt (II) có nồng độ 1M, nhúng thanh đồng 

vào dung dịch đồng (II). Hai dung dịch này được ngăn cách nhau bởi màng bán ngăn. 

FeSO 4 

Fe 

Bán ngăn 

Dây dẫn 

Hình 3.1 Sơ đồ ăn mòn ganvanic trong hợp kim Fe-Cu 

Khi cân bằng giữa dạng oxi hóa khử được thiết lập thì thế điện cực trên hai điện cực là: 

Fe 2+ cb 0 

+ 2e Fe ; E 2+ = E 2+ 

= - 0,44 (V) 

Fe / Fe Fe / Fe 

Cu 2+ cb 

0 

+ 2e Cu ; E 2+ = E 2+ 

= + 0,34 (V) 

Cu / Cu Cu / Cu 

Ta thấy, thế điện cực cân bằng trên điện cực đồng (+ 0,34 (V)) cao hơn trên điện cực sắt (-,44 

(V)). Khi nối hai điện cực này với một dây dẫn, do chênh lệch điện thế nên electron sẽ di chuyển 

Cu 

2 

4 

+ 

H 

CuSO 4 






38 








từ điện cực Fe sang điện cực đồng làm phá vỡ cân bằng. Tại điện cực Fe do mất electron cân 

bằng sẽ chuyển dịch về phía tạo ra Fe 2+ : 

Fe 

i a 

Fe 2+ + 2e ; 

Trên điện cực đồng xảy ra quá trình: 

E 

a 

= - 0,44 (V) 

quá trình anốt 




Cu 2+ + 2e 

i c 

Cu ; 

E 

c 

= + 0,34 (V) 

quá trình catốt 

Hai quá trình này diễn ra đồng thời dẫn đến sự hòa tan ra của sắt tạo ra sắt (II) trong dung 

dịch, hay nói các khác sắt bị ăn mòn điện hóa. 

Thí nghiệm 2: 

Quan sát các hình vẽ dưới đây gồm các cặp kim loại tiếp xúc với nhau và cùng tiếp xúc với 

dung dịch axit HCl. 

Hình 3.2 Các cặp kim loại tiếp xúc với dung dịch chất điện li 

Đối với trường hợp 1 cặp Zn-Fe: Do thế điện cực của Zn nhỏ hơn thế điện cực của sắt nên 

khả năng nhường electron của Zn mạnh hơn so với Fe. Electron trên thanh Zn chuyển sang Fe và 

cả hai kim loại cùng tiếp xúc với ion H + (dung dịch HCl) tại đây xảy ra các quá trình sau: 

Zn Zn 2+ + 2e; quá trình anốt 

2H + + 2e H2 ; quá trình catốt 

Các quá trình xảy ra làm cho kim loại Zn bị ăn mòn và giải phóng khí hidro. 

Các cặp kim loại trong các trường hợp còn lại thì thế điện cực của sắt đều thấp hơn so với 

kim loại sắt tiếp xúc dẫn đến sắt bị ăn mòn. 

Các thí nghiệm trên là các quá trình ăn mòn điện hóa. 

Qua các thí nghệm trên ta rút ra các kết luận sau: 

• Ăn mòn điện hóa xảy ra khi: 

- Có hai kim loại hoặc kim loại phi kim tiếp xúc với nhau hoặc qua dây dẫn. 

- Chúng cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li. 

• Ăn mòn điện hóa của một kim loại gồm 3 quá trình cơ bản: quá trình anot, quá trình 

catot và quá trình dẫn điện. 

- Kim loại nào có thế điện cực thấp hơn (thế anốt E 

a 

) sẽ bị ăn mòn và chúng xảy ra quá 


trình anốt. Quá trình còn lại là quá trình catốt ứng với thế catốt 

electron sẽ chuyển từ anốt sang catốt. ( E < 

a 

E 

c 

) 

E 

c 

. Sinh ra dòng 

Tuy nhiên, trong thực tế sự ăn mòn điện hóa xảy ra phức tạp hơn nhiều. Các vật liệu kim loại 

nói chung là các hợp kim: kim loại – kim loại; kim loại – hợp kim. Chúng tạo ra vô số các cặp 

pin (nguyên tố ganvanic) trên bề mặt vật liệu dẫn đến quá trình ăn mòn điện hóa xảy ra khi 





39 











chúng tiếp xúc với môi trường dung dịch chất điện li trên bề mặt vật liệu. Sự ăn mòn điện hóa 

còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nữa sẽ được nghiên cứu ở phần tiếp theo. 

3.4 Sự thụ động của kim loại 

Một số kim loại hay hợp kim khi đặt vào môi trường ăn mòn thích hợp hoặc được phân cực 

anốt với điện thế xác định, sau một thời gian ăn mòn thì đột nhiên mất khả năng hoạt động hóa 

học và trở lên trơ. Tốc độ ăn mòn còn rất nhỏ. Ta nói các kim loại và hợp kim đó đã bị thụ động. 

Các kim loại và hợp kim của Fe, Cr, Ni…rất dễ bị thụ động. Hình 3.3 trình bày đường cong phân 

cực của các kim loại khi bị thụ động. 

E, V 

Eqtđ 

Etđ 

E cb 

lgitđ 

Hình 3.3 Đường cong phân cực anốt khi kim loại bị thụ động 

3.5. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình ăn mòn kim loại 

3.5.1 Ảnh hưởng của bản chất kim loại 

a. Điện thế cân bằng và điện thế ăn mòn 

Về mặt nhiệt động học, khả năng bị ăn mòn của một kim loại được xem xét thông qua thế 

điện cực cân bằng. Tương quan giữa điện thế cân bằng Ec cb của quá trình catôt và Ea cb của quá 

trình anôt cho biết kim loại có khả năng bị ăn mòn trong môi trường không. Tốc độ ăn mòn ban 

đầu (I a/m, bỏ qua sự phân cực) tính theo công thức: 

Ia/m= 

Trong đó: R – điện trở của pin ăn mòn. 

E 

cb 

c 

Vùng thụ 

động 

Vùng hoạt 

động 

− E 

R 

Khi E cb 

a < E cb thì Ia/m>0, tức là kim loại bị ăn mòn. 

c 

cb 

a 

(3.5) 

Ví dụ, trong môi trường trung tính (pH = 7) đã được khử oxy thì phản ứng catôt sẽ là: 

2H + + 2e →H 2 

Vùng quá hoạt 

động 

Điện thế cân bằng của phản ứng khử hydro ở trên tính theo công thức: 

E cb 

MT = - 0,059 pH = - 0,059 x 7 = - 0,413 V 

Vì vậy những kim loại nào có E cb âm hơn -0,413 V sẽ bị ăn mòn (Ia/m>0). 

lgi 






40 











Khi được tiếp xúc với không khí (P = 0,21 at) thì phản ứng catôt sẽ là: 

O 

E cb 

2 

O2 + 2H2O + 4e → 4OH - có 

MT 

= 1,23 – 0,059 pH + 0,015lgP = 1,23 – 0,059 x 7 +0,015lg0,21 = 0,81V 

O 

2 

Trừ một số ít kim loại rất bền ăn mòn như Ag, Pt, Au, còn hầu hết các kim loại khác đều 

có thể bị ăn mòn trong môi trường nước có hòa tan oxy. 

Sau một thời gian tương tác với môi trường, điện thế của kim loại dần ổn định đến một 

giá trị gọi là điện thế ổn định của kim loại trong môi trường hay điện thế ăn mòn. Khả năng bị ăn 

mòn của kim loại khi đó phụ thuộc vào tương quan giữa điện thế ăn mòn của kim loại và điện thế 

catôt tương ứng của môi trường. Khi có hai kim loại cùng đặt trong một môi trường, sự khác 

nhau về điện thế ổn định có thể gây nên ăn mòn galvanic. 

b. Ảnh hưởng của cấu trúc và thành phần của hợp kim 

Vật liệu kim loại sử dụng trong các ngành kinh tế thường là dưới dạng hợp kim, do đó 

đặc điểm của hợp kim ảnh hưởng lớn tới quá trình ăn mòn. 

- Những hợp kim nhiều pha nói chung kém bền ăn mòn vì các pha thường có điện thế cực 

khác nhau, do đó sẽ hình thành các pin ăn mòn galvanic. 

- Các hợp kim một pha là dung dịch rắn thường bền với ăn mòn hơn. 

Khi cho thêm vào hợp kim những nguyên tố có thế điện cực cao sẽ làm cho điện thế của 

hợp kim dịch chuyển về phía dương hơn và do đó làm cho hợp kim có tính bền nhiệt động với ăn 

mòn tốt hơn. Các nguyên tố có khả năng tạo thành lớp thụ động trên bề mặt thường làm cho hợp 

kim bền ăn mòn hơn. 

Tamman đã nêu ra quy luật sau: Khi tỷ lệ nguyên tử của các nguyên tố bền ăn mòn trong hợp kim đạt các 

giá trị bằng n/8 thì độ bền ăn mòn của hợp kim tăng lên đột ngột (n có thể bằng 1, 2, 3, 4, 5, 6 và 7). Giá trị của n 

phụ thuộc vào loại dung dịch rắn và độ xâm thực của dung dịch lỏng. Ví dụ, hợp kim Fe-Cr với tỷ lệ nguyên tử của 

Cr là 1/8 (tức là khoảng 11,7%Cr) thì sẽ bền ăn mòn trong axit HNO 3 với bất kỳ nồng độ nào ở 25 0 C. 

Cơ chế tác động của các nguyên tố thụ động ăn mòn cũng rất đa dạng. Trong hợp kim, 

các nguyên tố có tính thụ động tốt sẽ làm cho hợp kim cũng có tính thụ động tốt lên. 

- Những kim loại có màng oxit dễ tan trong môi trường axit (ví dụ Ca, Mg, Fe, Ni, Co, 

Cu) thì chúng bền ăn mòn trong môi trường kiềm; 

- Những kim loại có màng oxit dễ tan trong môi trường kiềm (ví dụ Si, P, Cr, Ti) thì 

chúng bền ăn mòn trong môi trường axit; 

- Những kim loại có màng oxit khó hòa tan cả trong axit lẫn kiềm (ví dụ Pt, Ag, Ti) thì 

bền ăn mòn trong mọi môi trường, tốc độ ăn mòn không thay đổi theo pH. 

3.5. 2 Ảnh hưởng của môi trường 


a. Ảnh hưởng của độ pH. 

Thế điện cực catôt của các phản ứng khử H + hoặc O2 phụ thuộc vào độ pH. Vì vậy, khi pH 

thay đổi sẽ làm thay đổi điện thế cân bằng catôt do đó ảnh hưởng tới quá trình ăn mòn kim loại. 

Vàng (Au) không bị ăn mòn trong dung dịch axit hoặc kiềm. Đồng (Cu) không bị ăn mòn 

trong dung dịch axit không chứa oxy nhưng bị ăn mòn trong dung dịch có chứa oxy. Sắt (Fe) bị 

ăn mòn cả trong axit và kiềm… 





41 











b. Ảnh hưởng của thành phần dung dịch 

- Trong môi trường trung tính, các muối oxy hóa (KCLO3, K2CrO4…) làm cho kim loại 

bị thụ động, tốc độ ăn mòn bị kìm hãm. 

- Các anion tạo thành bởi ion kim loại các muối không tan bám trên bề mặt kim loại sẽ 

làm giảm tốc độ ăn mòn. Ví dụ khi photphat hóa kim loại ta có: 

Fe 2+ + HPO 2 4− 

= FeHPO4 

- Các cation của kim loại có thế điện cực dương hơn (ví dụ Cu) bị khử thành kim loại phủ 

lên bề mặt kim loại có điện thế thấp hơn (ví dụ Fe) cũng ảnh hưởng tới quá trình ăn mòn. 

- Nồng độ ion trong dung dịch ảnh hưởng tới điện thế cân bằng của kim loại. 

c. Ảnh hưởng của nồng độ oxy 

Trong các môi trường ăn mòn, oxy là một chất oxy hóa quan trọng nhất. Ví dụ trong môi 

trường nước, phản ứng catôt quan trọng nhất là: 

O2 + 2H2O + 4e = 4OH - 

Khi đó tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào nồng độ oxy hòa tan trong nước. Khi nồng độ oxy 

tăng thì tốc độ ăn mòn tăng. 

Tuy nhiên oxy cũng là nguyên tố giúp cho kim loại được thụ động ăn mòn vì hầu hết 

màng thụ động bề mặt là màng oxit. Khi nồng độ oxy vượt quá một giới hạn nào đó thì kim loại 

sẽ bị thụ động. Ví dụ hợp kim Fe-Cr sẽ bị thụ động khi C 

d. Ảnh hưởng của nhiệt độ 

o 

O2 

≥ 0,7ml/l dung dịch. 

Khi tăng nhiệt độ, hoạt tính của kim loại và môi trường tăng do đó tốc độ ăn mòn tăng. 

Đối với mỗi kim loại, sự khác nhau về nhiệt độ tạo nên sự chênh lệch điện thế gây nên ăn mòn 

galvanic. Về phía môi trường, tùy theo chất khử phân cực ta có: 

* Trường hợp quá trình catôt thực hiện nhờ các ion H + thì tốc độ ăn mòn tăng theo nhiệt 

độ, vì quá thế hydro giảm khi nhiệt độ tăng. 

* Khi quá trình catôt là khử oxy sẽ xảy ra hai trường hợp: 

a) Nếu hệ là kín thì sự tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ ăn mòn vì khuếch tán của oxy tăng. 

b) Nếu hệ hở để oxy thoát ra thì tốc độ ăn mòn tăng lên theo nhiệt độ đến tận nhiệt độ 

80 0 C, sau đó sẽ giảm xuống và tốc độ ăn mòn sẽ rất nhỏ ở nhiệt độ sôi của dung dịch. 

d. Hoạt động của vi khuẩn 

Ở những nơi yếm khí, thiếu ánh sáng (trong lòng đất, trong các hang động, dưới đáy sâu 

của các hồ, các đại dương, ở vùng Bắc cực,…) hoạt động của vi khuẩn cũng là một nguyên nhân 

gây ra ăn mòn và phá hủy vật liệu. 


3.5.3 Ảnh hưởng của các công nghệ vật liệu 

Các công nghệ vật liệu làm thay đổi cấu trúc kim loại như: nhiệt luyện, gia công áp lực, 

hàn,… đều có ảnh hưởng lớn đến tốc độ ăn mòn. Tùy từng trường hợp cụ thể, tùy theo cấu trúc 

nhận được mà các ảnh hưởng tới quá trình ăn mòn cũng khác nhau. 

Ví dụ, khi tôi latông (đồng thau - brass) hai pha sẽ nhận được cấu trúc một pha đồng nhất ít nhạy cảm với 

ăn mòn galvanic. Kết quả tương tự khi tôi thép không gỉ austenit ở 1150 – 1200 0 C trong nước. Ngược lại, thép 





42 











cacbon trung bình sau khi tôi thì ít nhạy cảm với ăn mòn hơn nhưng sau khi ram lại trở nên nhạy cảm với ăn mòn. 

Đặc biệt khi hàn hoặc giữ nhiệt lâu thép không gỉ austenit trong khoảng nhiệt độ từ 400 đến 800 0 C thì sẽ làm thép 

nhạy cảm với ăn mòn tinh giới hạt. 

3.6. Các dạng ăn mòn 

3.6.1 Ăn mòn galvanic 

a. Định nghĩa: Ăn mòn galvanic là dạng ăn mòn xảy ra khi có sự chênh lệch điện thế tạo nên 

một pin ăn mòn. 

Ăn mòn galvanic xuất hiện khi có hai hoặc nhiều kim loại có điện thế điện cực khác nhau 

được lắp ghép trên cùng một kết cấu, do đó chúng có thể tiếp xúc dẫn điện lẫn nhau và cùng nằm 

trong môi trường ăn mòn vì thế tạo nên một pin ăn mòn. Ví dụ, khi chế tạo tàu thủy, phần lớn 

các chi tiết được làm bằng thép, vỏ tàu, bánh lái,… nhưng chân vịt lại được làm bằng hợp kim 

đồng. Ngoài ra còn có protector bằng hợp kim kẽm hoặc nhôm, tất cả đều được lắp ghép trên 

một con tàu. 

Ăn mòn galvanic còn xuất hiện trong các hợp kim đa pha. Các pha trong hợp kim này có 

điện thế điện cực khác nhau, sự chênh lệch điện thế điện cực cũng gây nên ăn mòn galvanic 

giống như khi lắp ghép các vật liệu khác nhau trên cùng một kết cấu. Ví dụ, các chi tiết bằng 

đồng thau đúc, hợp kim này cấu tạo gồm hai pha là: α giàu Cu và β giàu Zn, chúng có điện thế 

điện cực rất khác nhau. 

b. Cơ chế ăn mòn galvanic 

+ Pin ăn mòn galvanic giữa các kim loại 

Xét một pin ăn mòn với điện cực bằng Fe và Ni, có cùng hình dạng và kích thước được 

nhúng trong dung dịch axit đã khử hết O2, có pH=1. 

Giả thiết rằng do điện thế điện cực của Fe nhỏ hơn Ni, nếu để hai kim loại độc lập nhau 

thì điện cực Fe bị ăn mòn với tốc độ lớn hơn so với điện cực Ni. Khi điện cực Fe và Ni được nối 

với nhau bằng một dây dẫn điện, dẫn đến tốc độ ăn mòn Ni giảm; còn với Fe thì tốc độ ăn mòn 

tăng. 

Chênh lệch điện thế càng lớn thì ăn mòn galvanic càng mạnh: Giữa điện cực Fe và Pt 

(E 0 Fe=-0,44V; E 0 Pt=+1,20V) chênh lệch điện thế lớn, Fe bị ăn mòn mạnh; Giữa điện cực Fe và Ni 

có chệnh lệch điện thế ít (E 0 Fe=-0,44V; E 0 Ni=-0,257V) ăn mòn Fe tăng ít, giữa điện cực Fe và Zn 

(E 0 Fe=-0,44V; E 0 Zn=-0,76V) khi đó Fe không bị ăn mòn còn, Zn ăn mòn mạnh. 

Kim loại có điện thế điện cực âm hơn sẽ bị ăn mòn mạnh ở vùng tiếp xúc. Tỷ lệ diện tích 

bề mặt hai điện cực: catôt (Ni) và anôt (Fe) càng lớn, khi đó tốc độ ăn mòn Fe tăng lên. 

Để biết khả năng ăn mòn của các kim loại, như trình bày trên, không thể căn cứ vào điện 

thế điện cực tiêu chuẩn mà phải căn cứ vào điện thế điện cực ổn định của kim loại hoặc hợp kim 

trong môi trường mà chúng đang làm việc. Khi đó, ngoài ảnh hưởng của điện thế tiêu chuẩn còn 


có ảnh hưởng của môi trường, ảnh hưởng của màng thụ động,… được đặc trưng bằng điện thế ăn 

mòn hay điện thế ổn định của kim loại trong dung dịch. 

Nước biển dẫn điện tốt là môi trường cần đặc biệt chú ý với dạng ăn mòn galvanic. 

+ Pin ăn mòn galvanic giữa hạt tinh thế và biên giới hạt 






43 










Sự khác nhau về thành phần, cấu trúc của hợp kim ở các vị trí khác nhau có thể là 

nguyên nhân ăn mòn. Các pin ăn mòn galvanic có thể hình thành giữa: 

- Hạt tinh thể và biên giới hạt. 

- Giữa các hạt tinh thể. 

- Giữa kim loại và tạp chất 

Đối với hầu hết kim loại và hợp kim, biên giới hạt thường có hoạt tính hóa học cao hơn 

so với nền kim loại cho nên bị ăn mòn. Sở dĩ biên giới hạt có hoạt tính cao hơn vì ở biên giới hạt 

tập trung nhiều sai lệch mạng, nhiều tạp chất. Trái lại cúng có một số vật liệu kim loại mà biên 

giới hạt lại kém hoạt động hóa học hơn, do là ở biên giới hạt, hiện tượng thiên tích làm tập trung 

nhiều nguyên tố có điện thế điện cực dương hơn. Hiện tượng này làm cho vùng lân cận biên giới 

hạt bị ăn mòn. 

+ Pin ăn mòn galvanic giữa các pha trong vật liệu kim loại đa pha 

Thông thường hợp kim một pha bền ăn mòn hơn hợp kim đa pha, vì trong hợp kim đa pha, 

có thể hình thành các cặn pin ăn mòn galvanic giữa các pha có diện thế điện cực ổn định khác 

nhau. Chúng ta hãy lấy ăn mòn gang xám làm ví dụ. Cấu trúc điển hình của gang xám peclit gồm 

graphit màu đen trên nền peclit. Ta biết rằng điện thế điện cực cân bằng của graphit cao hơn của 

peclit, do đó hình thành pin ăn mòn galvanic có catôt là graphit và anôt là nền kim loại peclit. Nền 

peclit bị ăn mòn hòa tan vào dung dịch để lại graphit, ta nói gang bị ăn mòn thoát graphit. 

c. Chống ăn mòn galvanic 

Các biện pháp chống ăn mòn galvanic bao gồm: 

1. Tránh sử dụng các kim loại hoặc hợp kim có điện thế ăn mòn chênh lệch nhau. Căn cứ 

vào các yêu cầu về cơ, lý tính chọn các hợp kim thỏa mãn các yêu cầu cơ, lý nhưng lại có điện 

thế điện cực ăn mòn ít chênh lệch nhau. 

2. Cách điện các kim loại với nhau, trong trường hợp bắt buộc phải sử dụng các kim loại 

trong một hệ thống chung, nên cách điện các chi tiết tránh tạo pin ăn mòn galvanic. 

3. Giữ tỷ lệ điện tích thích hợp, trên nguyên tắc tăng diện tích bề mặt kim loại hoặc hợp 

kim có điện thế ăn mòn âm hơn để lượng ăn mòn trải đều trên bề mặt lớn sẽ ít nguy hiểm hơn. 

4. Bảo vệ catôt, khi nối chi tiết với cực âm làm san bằng (ít chênh lệch đi) điện thế ăn 

mòn của các kim loại khác nhau. 

5. Nhiệt luyện để tạo ra cấu trúc một pha nếu có thể. 

3.6.2 Ăn mòn do chênh lệch nồng độ 

a. Khái niệm: Trên thực tế kết cấu rất phức tạp, tuy cùng nằm trong một môi trường nhưng ở 

chỗ khác nhau thì tính chất của môi trường cũng khác nhau. Ta thấy, theo thời gian tác dụng của 

các phản ứng hóa học, tác dụng đối lưu của môi trường lỏng, tác dụng của môi trường lỏng với 


khí quyển ở những điểm khác nhau đều khác nhau. Sự khác nhau này gây nên một sự ăn mòn 

cục bộ gọi là ăn mòn do chênh lệch nồng độ. Thế điện cực ổn định của kim loại phụ thuộc vào 

nồng độ ion hòa tan trong dung dịch. Chất khí hòa tan quan trọng nhất là oxy. Tùy thuộc vào 

nồng độ oxy hòa tan mà có ảnh hưởng khác nhau đến quá trình ăn mòn. 

b. Ăn mòn do chênh lệch nồng độ ion trong dung dịch 





44 











Pin ăn mòn galvanic do chênh lệch nồng độ bao gồm hai điện cực Fe giống hệt nhau, một 

điện cực nhúng trong dung dịch nghèo ion Fe 2+ và điện cực thứ hai được nhúng trong dung dịch 

giàu ion Fe 2+ . Do chênh lệch điện thế cân bằng giữa hai bình phía bình nghèo Fe 2+ có điện thế 

điện cực âm hơn trở thành anôt và bị ăn mòn. 

c. Một số dạng ăn mòn do chênh lệch nồng độ oxy 

+ Ăn mòn khe 

Khe hở giữa các mặt bích, các joăng, đệm, các mối ghép bằng đinh tán, trong quá trình 

làm việc do chênh lệch nồng độ oxy ở nơi nằm sâu trong he hẹp oxy không khuếch tán tới được 

nên bị ăn mòn. 

+ Ăn mòn ở đường mím nước 

Lớp nước trên bề mặt giàu oxy, lớp nước sát phía dưới nghèo oxy do đó vật liệu bị ăn 

mòn tại vùng nghèo oxy theo cơ chế chênh lệch oxy. 

+ Ăn mòn chân chim dưới lớp sơn 

Tuy ăn mòn chân chim ít gây tai hại, song lâu ngày có thể phát triển phá hủy từng mảnh 

sơn và khởi đầu cho tác dụng ăn mòn nguy hiểm khác. Ăn mòn chân chim thường khởi đầu ở các 

phần lõm trên bề mặt không được tẩy sạch trước khi sơn, do đó còn đọng lại một lớp gỉ xốp hấp 

phụ các tạp chất, các muối hoạt tính còn đọng lại từ dung dịch làm sạch. Kim loại phía dưới (Fe 

chẳng hạn) bị oxy hóa tạo thành oxit trương phồng lên làm phá hủy mảng sơn phía trên. Nước và 

oxy chui qua vùng sơn bị phá hủy nứt nẻ tạo nên cơ chế ăn mòn do chênh lệch nồng độ oxy: 

vùng tâm lớp gỉ nghèo oxy hơn ngoài biên bị ăn mòn. 

+ Ăn mòn lỗ 

Dạng ăn mòn này thường xảy ra đối với các kim loại và hợp kim có tính thụ động ăn 

mòn như: Fe, Cr, Al, Ni, …Các loại thép không gỉ trong môi trường có các anion Cl - , Br - , I - 

(halogen) bị ăn mòn cục bộ dẫn đến tạo ra các lỗ. 

d. Bảo vệ chống ăn mòn do chênh lệch nồng độ oxy 

- Dùng đệm, sơn bịt kín khe không cho dung dịch vào. 

- Dùng hàn thay cho các mối ghép dùng đinh tán. 

- Dùng cao su hoặc chất dẻo cuốn chặt che kín nơi xảy ra ăn mòn vùng mím nước. 

- Cọ rửa nơi lắng đọng. 

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG III 

3.1 Nêu khái niệm và phân loại các dạng ăn mòn kim loại. 

3.2 Viết công thức tính tốc độ ăn mòn khối lượng và ăn mòn thâm nhập. 


3.3 Viết công thức Nersnt và áp dụng cho các loại điện cực: Điện cực kim loại, điện cực ôxi hoá 

khử và điện cực hyđrô ở 25 0 C. 

3.4 Nêu thí nghiệm về ăn mòn điện hóa, từ đó rút ra kết luận quá trình ăn mòn điện hóa 

3.5 Nêu ảnh hưởng của bản chất của kim loại đến quá trình ăn mòn kim loại 

3.6 Nêu ảnh hưởng của môi trường đến quá trình ăn mòn kim loại. 





45 








CHƯƠNG IV 

BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN VẬT LIỆU 




Có nhiều giải pháp khác nhau để chống ăn mòn vật liệu, phải xuất phát từ trình độ phát 

triển kinh tế và công nghiệp của mỗi nước ở mỗi thời điểm cũng như mức độ quan trọng của 

công trình và nhu cầu sản xuất một sản phẩm cụ thể mà lựa chọn thích hợp. 

Thiết 

kế 

Các giải pháp chung nhất để chống ăn mòn vật liệu được trình bày trong sơ đồ sau: 

Sau đây, sẽ đề cập những nét cơ bản của từng biện pháp chống ăn mòn vật liệu 

4.1. Các nguyên tắc khi thiết kế kết cấu hợp lý 

Thiết kế kết cấu có ý nghĩa quan trọng trong việc chống ăn mòn vật liệu. Người thiết kế 

phải phân tích điều kiện làm việc từng môđun, từng chi tiết trong kết cấu mà lựa chọn vật liệu 

thỏa mãn, đồng thời yêu cầu về cơ tính, yêu cầu tính công nghệ, tính chất điện, từ, tính chất 

nhiệt. Tất cả các yêu cầu trên lại phải thỏa mãn các chỉ tiêu kinh tế và môi trường như: chống ăn 

mòn, tái sinh vật liệu, tương thích sinh học (khả năng cộng sinh với sinh vật: có thể cùng tồn tại 

với cơ thể sống mà không bị đào thải, không làm ảnh hưởng tới cơ thể sống, khi thải ra môi 

trường thì phân hủy và đồng hóa nhanh). Các yêu cầu này phần nhiều mâu thuẫn và trái ngược 

nhau, do đó không thể đồng thời thỏa mãn tất cả mà chỉ có thể tìm được giải pháp thỏa hiệp có 

lợi nhất. Sau đây là một vài nguyên tắc khi thiết kế: 

1. Lập bảng cho phép thâm nhập của môi trường (ăn mòn) cho từng chi tiết với độ bền cơ 

học cho phép và chiều dày xác định. Chỉ tiêu này cần đặc biệt quan tâm khi thiết kế các đường 

ống, bể chứa chất lỏng. 

2. Thay các mối ghép đinh tán bằng hàn để loại trừ ăn mòn khe. Nếu buộc phải dùng đinh 

tán thì nên chọn vật liệu làm đinh tán có thế điện cực ổn định cao hơn vật liệu cần ghép (đinh tán 

là catốt). 

Lựa chọn 

vật liệu 

Chống ăn mòn vật liệu 

Xử lý bề 

mặt 

Xử lý môi 

trường 

3. Chọn vật liệu cho kết cấu (nếu có thể) bằng cùng loại vật liệu hoặc bằng các loại vật 

liệu ít chênh lệch điện thế để tránh ăn mòn galvanic. Nếu có các cặp ăn mòn galvanic trong kết 

cấu thì phải tìm cách cách điện giữa chúng (joăng hoặc vòng đệm cách điện). 

Bảo vệ điện 

hóa 






46 











4. Thiết kế để không tạo ứng suất kéo, không tập trung ứng suất ở các chi tiết ngập sâu 

trong môi trường ăn mòn nhằm tránh ăn mòn ứng suất. Biện pháp này cần đặc biệt chú ý khi sử 

dụng thép không gỉ, brông cũng như các vật liệu nhạy cảm với ăn mòn ứng suất trong môi 

trường cụ thể đó. 

5. Tránh tạo các đường ống dẫn gấp khúc đột ngột, đột thu hoặc đột mở để dòng chảy 

không tạo xoáy, không gây ăn mòn xói mòn. 

6. Thiết kế các thùng, bể chứa, đường ống dẫn phải dễ làm sạch, chảy hết, không có vùng 

tù đọng để tránh tạo ăn mòn do chênh lệch nồng độ oxy. 

7. Thiết kế hệ thống phải dễ bảo dưỡng thay thế khi cần thiết. Ví dụ, máy bơm hóa chất 

thì cánh và thân bơm tiếp xúc với hóa chất phải dễ dàng thay thế. 

8. Thiết kế hệ thống nhiệt phải đảm bảo tổn thất nhiệt ít, song không được quá tập trung ở 

chỗ xung yếu. Ví dụ, bộ trao đổi nhiệt phải có nhiệt độ ở mọi điểm trên mặt trao đổi nhiệt như 

nhau. 

9. Kết cấu phải hợp lý, đáp ứng đúng với yêu cầu sản xuất, dễ áp dụng các phương pháp 

bảo vệ chống ăn mòn: dễ sơn, hoặc áp dụng các lớp bảo vệ khác có chất lượng tốt và đồng đều, 

không đọng nước. Cuối cùng, người thiết kế nên tạo kết cấu trong cùng điều kiện làm việc thì 

càng giống nhau càng tốt. 

4.2. Lựa chọn vật liệu thích hợp 

Thông thường, một vật liệu kim loại bền ăn mòn trong môi trường nào là do bản chất oxit 

hình thành trên bề mặt vật liệu đó quyết định. Theo bản chất oxit hình thành trên bề mặt kim loại 

ta có thể chia kim loại thành bốn nhóm: 

1. Các kim loại có oxit lưỡng tính: Al, Zn, Pb, Sn sẽ không bền ăn mòn trong cả axit và 

kiềm. Tốc độ ăn mòn của các kim loại này phụ thuộc vào độ pH của dung dịch. 

trường kiềm. 

2. Các kim loại có oxit mang tính kiềm như: Ni, Co, Cu, Fe sẽ bền ăn mòn trong môi 

3. Các kim loại có oxit mang tính axit như: Cr, Si sẽ bền ăn mòn trong môi trường axit, 

đặc biệt là axit có oxy như HNO3. 

4. Các kim loại có oxit trung bình: Pt, Ag, Ti thường là các kim loại bền ăn mòn 

Tuy nhiên ăn mòn là một quá trình phức tạp, ngoài ảnh hưởng của bản chất vật liệu còn 

chịu ảnh hưởng của môi trường, của quá trình tương tác giữa vật liệu và môi trường cũng như 

yếu tố ảnh hưởng khác. Nhiều khi các yếu tố ảnh hưởng khác làm đảo ngược quy luật, do đó việc 

lựa chọn thích hợp vật liệu còn phải dựa trên cơ sở thực tiễn. 

Người ta đã đúc rút ra một số quy tắc chung sau đây: 


1. Trong môi trường khử hoặc oxy hóa yếu, ví dụ như trong môi trường kiềm, trong dung 

dịch axit không có oxy hòa tan thì nên sử dụng niken hoặc hợp kim đồng. 

2. Trong môi trường oxy hóa nên sử dụng các hợp kim chứa crôm. 

3. Trong môi trường oxy hóa cực mạnh nên dùng titan và hợp kim titan (bảng 4.1). 






47 










Bảng 4.1. Vật liệu kim loại thích hợp cho môi trường ăn mòn 

Axit nitric (HNO3) 

Môi trường ăn mòn 

Kiềm (NaOH, KOH,…) 

Axit flohydric (HF) 

Axit clohydric nóng 

Axit sunfuric loãng 

Môi trường khí quyển 

Nước cất 

Dung dịch oxy hóa mạnh, nóng 

Cần độ bền cao (ultimate resistance) 

Axit sunfuric đặc 

4.3. Xử lý bề mặt vật liệu 

Thép không gỉ 

Loại vật liệu sử dụng 

Niken và hợp kim niken hoặc hợp kim đồng 

Monel (hợp kim NiCu) 

Hastelloys (hợp kim NiMo) 

Pb 

Al 

Sn 

Ti 

Ta 

Thép thường 

Các công nghệ xử lý bề mặt đề cập ở đây là các công nghệ nhằm tạo ra các lớp phủ có tác 

dụng chống ăn mòn. Ngày nay, có rất nhiều lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn đang được sử dụng: từ 

lớp dầu mỡ bảo quản bề mặt rất rẻ tiền và chỉ có tác dụng bảo vệ ngắn hạn tới các lớp mạ đa lớp 

Cu – Ni – Cr, màu kim loại rất đẹp và chống ăn mòn rất tốt. So với các phương pháp bảo vệ 

khác, xử lý bề mặt thường đơn giản hơn, hiệu quả cao, rẻ tiền, tác dụng rất đa dạng. Vì lý do 

kinh tế và yêu cầu kỹ thuật, người ta thường phải cân nhắc lựa chọn trước khi tạo lớp phủ bảo vệ. 

4.3.1 Bảo vệ ngắn hạn 

Để bảo vệ chi tiết bằng thép trong kho chứa hoặc bến cảng, người ta thường bôi dầu 

khoáng lên bề mặt. Các loại dầu khoáng sử dụng được hòa tan thêm các chất làm thụ động ăn 

mòn hoặc sử dụng dầu có hòa tan kiềm hay phủ parafin lên bề mặt thép. Các lớp phủ này thường 

được áp dụng ngay sau khi đã làm sạch bề mặt bằng cách tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ hoá học, rửa sạch, 

làm khô và chỉ có tác dụng bảo vệ ngắn hạn. 

4.3.2. Phôt phat hóa bề mặt 

Bên cạnh các phương pháp xử lý nhằm cải thiện hoạt tính bề mặt, người ta còn xử lý làm 

ức chế bề mặt với môi trường, đặc biệt là ức chế ăn mòn bề mặt kim loại. Lớp cấu trúc tự nhiên 

của bề mặt tuy có làm giảm hoạt tính bề mặt, song trong nhiều môi trường, chúng chưa đủ bền 

để ức chế quá trình ăn mòn vật liệu, đặc biệt là vật liệu kim loại. Các phương pháp ức chế bề mặt 

thông dụng nhất hiện nay là phôtphat hóa bề mặt. 

Phôtphat hóa là một phương pháp gia công bề mặt kim loại được áp dụng rộng rãi trong 


công nghiệp để xử lý bề mặt kim loại, được coi là một trong những phương pháp chuẩn bị bề mặt 

kim loại tốt nhất. 

Màng phôtphat hóa chuyển hóa bề mặt mới không còn tính dẫn điện và tính kim loại có 

khả năng chống ăn mòn. Nhờ các tính chất đó người ta tạo ra công nghiệp phôtphat hóa để sử 

dụng trong các nhà máy xử lý bề mặt kim loại. 





48 











Đối với các chi tiết thép và gang, người ta phôtphat hóa bằng dung dịch Mn(H2PO4)2 và 

Fe(H2PO4)2 (50%P2O5 + ≤ 14% Mn + ≤ 3% Fe) trong nước nóng ở nhiệt độ 96 ÷ 98 0 C 

Các cation Fe 2+ và Mn 2+ sẽ kết hợp với các anion (HPO4) 2- và 

3 

PO − 4 

tạo thành các hợp chất 

FeHPO4, MnHPO4 và Fe3(PO4)2, Mn3(PO4)2. Các hợp chất này sẽ bám chặt lên bề mặt chi tiết làm 

thụ động hóa quá trình ăn mòn trong môi trường khí quyển và cả trong môi trường nước. 

Gần đây (từ 1986) xuất hiện công nghệ phôtphat mới, ngoài Fe và Mn người ta còn đưa 

vào bể phôtphat hóa một lượng Zn, thậm chí đưa thêm cả các nguyên tố Ni. 

4.3.3. Phủ kim loại bằng công nghệ nhúng trong kim loại nóng chảy 

Nhúng trong kim loại nóng chảy là một trong các công nghệ xử lý bề mặt hay được dùng 

trong công nghiệp để tạo lớp phủ Al, Zn, Sn, Pb,… lên các chi tiết bằng thép, hợp kim niken… 

Công nghệ này được thực hiện khi đưa chi tiết cần phủ vào kim loại lỏng, giữ ở đó một thời gian 

để quá trình khuếch tán và tạo thành lớp phủ. 

4.3.4. Phun phủ bề mặt 

a. Phun vật liệu bột nóng chảy 

Phun phủ vật liệu bột nóng chảy là phương pháp được sử dụng rộng rãi trong công 

nghiệp để tạo các lớp phủ Zn, Cd, Pb, Al, Sn, Ni, Cu,… chống ăn mòn, mài mòn và trang trí. 

Công nghệ phun vật liệu bột nóng chảy có thể thực hiện đối với nhiều loại chi tiết, cũng có thể 

xử lý tại chỗ, cục bộ đối với các kết cấu lớn. Nhờ lựa chọn chất phủ và công nghệ phủ thích hợp, 

người ta có thể thực hiện công nghệ phủ lên các vật liệu phi kim loại như: ceramic, giấy, gỗ và 

các vật liệu polyme khác. Ngoài bột kim loại người ta có thể phun polyme. 

Để cải thiện tính chất của lớp phủ, người ta còn cho thêm vào các chất độn nhằm cải 

thiện các tính chất cơ học, lý học và hóa học của lớp phủ. Đặc biệt, đưa các vật liệu sợi vào để 

tạo lớp phủ compozit là hướng đang được quan tâm nhiều hiện nay. Các khuyết tật chủ yếu của 

lớp phủ là: phồng rộp, từng vùng, bọt khí. 

b. Phun plasma 

Plasma là hỗn hợp các nguyên tử, các ion, các electron tạo thành do hiện tượng ion hóa 

các khí plasma dưới tác dụng của hồ quang điện hoặc từ trường tần số radio. Người ta đưa bột 

vật liệu phủ vào dòng plasma, dòng vật liệu phủ và plasma sẽ được phun lên bề mặt tạo thành 

lớp phủ. Do có hoạt tính cao, nhiệt độ cao, công nghệ phun plasma thường tạo lớp phủ có chất 

lượng rất cao và được ứng dụng trong nhiều ngành hàng không. 

4.3.5. Tạo các lớp phủ kim loại bằng công nghệ mạ điện 

Mạ điện có lẽ là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay để bảo vệ thép. Lớp 


mạ bền, đẹp, bám dính tốt và đồng thời vẫn bảo tồn một số tính chất quý của kim loại (chịu nhiệt 

độ cao, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt). Nếu chỉ cần bảo vệ chống ăn mòn thì có nhiều lớp phủ phi kim 

khác tốt hơn mà lại rẻ tiền hơn, song chúng không thể thay thế được kim loại trong một số 

trường hợp (làm việc ở nhiệt độ cao chẳng hạn). Vì vậy lớp mạ điện vẫn được nhiều người quan 

tâm. Hầu hết các lớp mạ điện có thể áp dụng cho kim loại. 






49 










Bảng 4.2. Đặc điểm của một số lớp mạ và công dụng 

Kim 

loại 

mạ 

Độ cứng 

Màu sắc 

Chiều 

dày m 

Đặc điểm và công dụng 

Al 30-90 HV trắng 6 Chịu nhiệt tốt, là anôt so với thép 

Cd 

30-50HV 

trắng 

bóng 

3-10 

Cr 900 – 1100 HV trắng đục 1-300 

Màu sắc dễ chịu cho vật dụng trong nhà, 

lâu bị xỉn màu hơn kẽm 

Chịu mài mòn, xói mòn và chịu ăn mòn rất 

tốt, hệ số ma sát nhỏ, phản xạ lớn 

Co 250-300 HV xanh 2-25 Độ cứng cao, phản xạ tốt 

Cu 41 – 220 HV hồng 4-50 

Pb 5HB xanh 1300 

Ni 140 – 500 HV trắng 130-500 

Rh 

Sn 

400 – 800 HB 

5HB 

trắng bạc 

bóng 

trắng 

bóng 

0,03-25 

4-25 

Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, dùng làm lớp ăn 

chân cho các lớp mạ khác 

Bền ăn mòn trong nhiều loại axit, bền ăn 

mòn trong môi trường khí nóng 

Bền ăn mòn trong nhiều môi trường, 

thường dùng kết hợp với các lớp mạ Cu và 

Cr 

Cứng; dẫn điện tốt, phản xạ lớn, bền ăn 

mòn 

Bền ăn mòn trong thực phẩm, bơ, sữa, dễ 

hàn, là catôt so với thép 

Zn 40 – 50 HB xanh đục 12-50 Để mạ, bền ăn mòn, là anôt so với thép 

4.3.6. Bảo vệ bằng các lớp sơn 

Lớp sơn lên vật liệu kim loại thường với mục đích bảo vệ chống ăn mòn, đồng thời tạo 

độ bóng và màu sắc đẹp, tăng thêm sức hấp dẫn và giá trị của sản phẩm. Đôi khi sơn còn được 

dùng cho cách điện, quang học cũng như các mục đích khác. Ở đây chỉ nhấn mạnh các loại sơn 

chống ăn mòn. 

Ta biết lớp sơn thông thường chỉ chịu được nhiệt độ thấp hơn 150 0 C, cho nên lớp sơn ít 

có hiệu quả sử dụng chống ăn mòn ở nhiệt độ cao, mà chỉ chủ yếu để chống các dạng ăn mòn khí 

quyển và ăn mòn điện hóa như đã phân tích ở trên. 

Một trong các chỉ tiêu quan trọng của lớp sơn là tính dính bám và khả năng chống thấm 

của lớp sơn. Tính dính bám của sơn chủ yếu do độ nhấp nhô bề mặt vật liệu quyết định. Mức độ 

nhấp nhô bề mặt là do quá trình phun cát làm sạch, xử lý hóa học để tây sạch và tạo lớp ăn chân 

như: crômat hóa, phôtphat hóa, … 

Hiện nay người ta chưa chế tạo được một loại sơn mà đồng thời đáp ứng mọi yêu cầu 

như: bám dính, chống ăn mòn, chống thấm, tạo màu sắc,… mà giá thành lại chấp nhận được. Do 


đó người ta thường phải sơn nhiều lớp khác nhau. Mỗi lớp sơn đều có mục đích sử dụng nhất 

định, cho nên khi sơn phải thực hiện theo một trình tự xác định để tạo nên một hệ thống các lớp 

sơn phù hợp với mục đích sử dụng. Mỗi hệ thống sơn thường gồm ba lớp chính sau: 

1. Lớp lót: tác dụng chủ yếu là bám dính tốt lên bề mặt và chống ăn mòn. 





50 











2. Lớp trung gian (hay còn gọi là lớp tăng cường): có tác dụng tăng độ bền và tăng khả 

năng chống thấm của sơn; 

3. Lớp mặt: tạo độ bóng, tạo màu sắc và phần nào có tác dụng chống thấm và ngăn cản 

tác hại của tia sáng lên sơn. 

Vật liệu sơn được cấu tạo từ các thành phần chính sau đây: 

Chất dính: Gồm ba nhóm tùy theo phương thức làm khô để đông rắn sơn: 

- Đông rắn nhờ bốc hơi dung môi; 

- Đông rắn nhờ oxy hóa các chất dính; 

- Đông rắn nhờ phản ứng hóa học giữa các thành phần của chất dính hoặc giữa chất dính với chất xúc tác. 

Dung môi: Là các sản phẩm dễ bay hơi, người ta pha dung môi vào sơn làm cho sơn loãng để dễ sơn, sơn 

đều và bóng, sau đó dung môi sẽ nhanh chóng bay hơi làm sơn nhanh khô. Các dung môi thường dùng là: cồn, ê 

te,… 

Các chất phụ gia: Các chất phụ gia sử dụng trong sơn thường là các loại khoáng, các chất hữu cơ có dạng bột 

nằm lơ lửng trong sơn, không hòa tan vào dung môi. Tùy theo yêu cầu về tính chất của sơn mà dùng các loại phụ gia 

thích hợp. Sau đây là các chất phụ gia thường dùng. 

Chất chống ăn mòn: Áp dụng cho lớp sơn lót, hoặc lớp tăng cường, đó là các chất có tác dụng làm thụ động 

quá trình ăn mòn hoặc có tác dụng bảo vệ catôt 

Chất phụ gia cho lớp sơn (tăng cường) trung gian: Yêu cầu đảm bảo tính chống thấm, tăng bền cho lớp sơn, 

thường dùng các loại sau: Oxit sắt tăng tính chống thấm cho sơn; Oxit kẽm trắng dùng cho sơn màu sáng, chắn tia 

cực tím tốt, trung hòa các loại axit trong dầu silicat. 

Phụ gia cho lớp sơn mặt: Thường là bột vật liệu hữu cơ, chất khoáng quyết định màu sơn. Ngoài ra còn có 

tác dụng ngăn ánh sáng giữ cho màu sơn được bền lâu. 

Chất độn: Thường dùng là các loại: SiO 2 , BaSO 4 , bột talc, amiăng, mica, CaCO 3 . Các chất trộn để tạo màu, 

chống mài mòn, chịu nhiệt, cách điện… 

4.4. Xử lý môi trường 

Môi trường có vai trò quan trọng đối với quá trình ăn mòn. Các biện pháp tác động vào 

môi trường nhằm làm giảm tốc độ ăn mòn đều tập trung vào năm điểm chính sau đây: 

1. Hạ thấp nhiệt độ môi trường thì tốc độ ăn mòn giảm, vì nói chung khi nhiệt độ giảm thì 

tốc độ các phản ứng giảm. Tuy nhiên có một số trường hợp đặc biệt, khi hạ nhiệt độ thì tốc độ ăn 

mòn lại tăng. Ví dụ, trong nước biển sôi tốc độ ăn mòn lại chậm hơn trong nước biển nguội. 

Nguyên nhân là khi đun sôi, hầu hết oxy hòa tan trong nước biển bị đẩy ra ngoài nên tốc độ ăn 

mòn giảm. 

2. Giảm tốc độ chuyển động tương đối giữa môi trường và bề mặt vật liệu thì tốc độ ăn 

mòn giảm vì xói mòn do dòng chảy giảm đi. Tuy nhiên đối với các kim loại có thụ động ăn mòn, 

sự tù đọng dung dịch lại gây ăn mòn. 

3. Khử oxy hòa tan trong môi trường có thể làm giảm ăn mòn vì oxy là chất oxy hóa quan 

trọng nhất trong các môi trường ăn mòn. Tuy nhiên oxy cũng giúp cho các kim loại thụ động ăn 


mòn, khi đó khử oxy lại không mong muốn. 

4. Khử các ion thúc đẩy quá trình ăn mòn. Ví dụ trong dung dịch, các anion Cl − làm cho 

màng thụ động khó tạo thành trên bề mặt thép không gỉ, khi khử đi, màng thụ động dễ hình 

thành làm giảm tốc độ ăn mòn thép. 

5. Dùng chất ức chế ăn mòn. 





51 











4.4.1. Loại bỏ các cấu tử gây ăn mòn 

Phần lớn các loại dùng để chế tạo thiết bị đều bền trong môi trường trung tính đã loại 

oxy. Ta có thể trung hòa dung dịch một cách dễ dàng nhưng lại khó khử oxy. Độ hòa tan của oxy 

trong dung dịch nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất riêng phần của oxy ( P 

O2 

của dung dịch. Để khử oxy có thể thực hiện theo các cách sau: 

a. Sử dụng hóa chất 

O2 + Na2SO3 = 2Na2SO4 

O2 + N2H4 = 2H2O + N2 

b.Sử dụng phương pháp vật lý 

- Đun nóng dung dịch hoặc nước; 

) và nồng độ muối 

- Xử lý chân không dung dịch hoặc nước, có thể giảm nồng độ oxy đến 0,005 ppm 

Những phương pháp vừa nêu được dùng để loại oxy trong các nồi hơi. Như đã nêu trên 

không phải khi nào cũng cần loại bỏ oxy bởi vì oxy rất cần cho thụ động ăn mòn. Hơn nữa, việc 

loại oxy trong nhiều trường hợp không thực hiện được, như khi thiết bị làm việc trên sông, trong 

nước biển… 

4.4.2. Sử dụng các chất làm chậm ăn mòn (chất ức chế) 

Chất ức chế là những hợp chất khi đưa vào môi trường ăn mòn với lượng rất nhỏ nhưng 

có tác dụng làm chậm xảy ra ăn mòn hoặc giảm tốc độ ăn mòn. Trong ba quá trình xảy ra khi ăn 

mòn kim loại là: quá trình anốt, quá trình catôt và quá trình dẫn điện, việc dùng chất ức chế ăn 

mòn nhằm tác động vào các quá trình này để kìm chế chúng. Khi bị kìm chế, độ phân cực tăng 

lên, do đó tốc độ ăn mòn giảm đi. 

Tác dụng kìm hãm tốc độ ăn mòn của chất làm chậm có thể do các nguyên nhân sau: 

- Do các chất oxy hóa được đưa vào làm đẩy nhanh quá trình oxy hóa kim loại, giúp cho 

thụ động xảy ra sớm hơn 

- Do tạo thành các hợp chất không tan, kết tủa lên bề mặt kim loại bất kể là catôt hay anôt 

- Do hấp phụ thành một lớp đơn phân tử trên bề mặt kim loại. 

- Phản ứng với dung dịch làm mất đi nguyên nhân gây ăn mòn. 

Cơ chế tác dụng của chất ức chế rất phức tạp nên việc lựa chọn sử dụng chất ức chế phần 

nhiều dựa vào kinh nghiệm. 

4.5. Các phương pháp bảo vệ điện hoá 

4.5.1. Bảo vệ catôt bằng protector 

Kim loại cần bảo vệ được nối với một kim loại khác có thế điện cực âm hơn. Kim loại có 

thế điện cực âm hơn được gọi là anôt hi sinh hoặc protector. Các protector thường được chế tạo 


từ Zn, Al, Mg hay các hợp kim của chúng. 

nhỏ hơn 

a. Nguyên lý bảo vệ của protector 

Khi được hàn với protector, điện thế của kim loại giảm xuống và dần ổn định ở giá trị 

E 

cb 

KL 

, kim loại trở thành catôt và không bị ăn mòn, trái lại protector sẽ bị ăn mòn mạnh 

hơn. Như đã nêu trên, để kim loại được bảo vệ, một mặt protector phải được nối dẫn điện với 





52 











kim loại cần bảo vệ (hàn, ghép nối bằng bu lông, đinh tán,…). Mặt khác, protector phải được đặt 

trong cùng môi trường với kim loại cần bảo vệ với khoảng cách thích hợp để dòng điện đi vào 

toàn bộ bề mặt kim loại cần bảo vệ. 

b. Các yêu cầu cơ bản đối với vật liệu làm proctector 

Vật liệu dùng để chế tạo protector cần phải đảm bảo các yêu cầu sau: 

- Có thế điện cực âm hơn vật liệu cần bảo vệ. Đối với các công trình bằng thép cacbon 

thấp (E = -0,55 đến -0,65 V), vật liệu protector phải có thế điện cực – 0,75 đến -0,85 V. 

- Có dung lượng cao và ổn định để khả năng làm việc lâu dài của protector theo thời gian 

- Có độ phân cực anôt nhỏ để bảo đảm xác suất bảo vệ cao. 

4.5.2. Bảo vệ catôt bằng dòng ngoài 

Khi nối kim loại cần bảo vệ catôt của nguồn điện để hạ điện thế của kim loại xuống dưới 

điện thế cân bằng của quá trình oxy hóa kim loại 

bảo vệ hoàn toàn. 

cb 

E KL 

thì tốt độ ăn mòn i am = 0, kim loại được 

Để phân cực catôt kim loại, người ta phải lắp thêm một anôt ngoài nằm trong môi trường 

ăn mòn. Trên bề mặt anôt ngoài này sẽ xảy ra các phản ứng anôt và hiện tượng ăn mòn, do đó 

các yêu cầu đối với vật liệu làm anôt trong phương pháp bảo vệ bằng dòng ngoài bao gồm: 

- Tốc độ tiêu hao khi phân cực nhỏ hoặc không đáng kể; 

- Có khả năng làm việc với mật độ dòng bảo vệ lớn; 

- Có độ dẫn điện đủ cao, độ bền cơ học bảo đảm, dễ chế tạo. 

Khi bảo vệ kết cấu ngầm trong đất, nên dùng anôt hình trụ mảnh đặt thẳng đứng (tỷ lệ 

giữa đường kính và chiều cao nhỏ). Khi bảo vệ kết cấu ngầm trong nước nên dùng anôt bản rộng. 

Các kết cấu khích thước lớn (đường ống ngầm, cầu cảng dài,…) nên lắp nhiều anôt. Vì mỗi anôt 

có đường dẫn riêng, việc kiểm tra phải được tiến hành cho từng anôt riêng biệt. 

Trong quá trình bảo vệ catôt, các phản ứng khử này ra trên bề mặt kết cấu kim loại co thể 

sinh khí hydro và tạo môi trường kiềm. Nếu bảo vệ với độ dịch chuyển điện thế về phía âm quá 

lớn, hydro thoát ra nhiều có thể gây giòn hydro. Nhôm và hợp kim nhôm không bền trong môi 

trường kiềm do đó không nên bảo vệ catôt cho các loại vật liệu này 

4.5.3. Bảo vệ anôt 

Nguyên lý của bảo vệ anôt khác hẳn bảo vệ catôt. Trong bảo vệ anôt, điện thế ăn mòn 

được tăng lên sao cho nó nằm trong khu vực thụ động. Phương pháp bảo vệ anôt chỉ áp dụng cho 

những kim loại có thể thụ động. 

Trong quá trình bảo vệ anôt, ta phải nâng điện thế ăn mòn tới điện thế lớn hơn điện thế 

khởi đầu thụ động 

E 

td 

Me 

. Tốc độ ăn mòn bây giờ bằng itd, tức là mật độ dòng ăn mòn ở trạng thái 


thụ động. Cần chú ý rằng, muốn cho dòng ăn mòn ổn định ở trạng thái thu động itd thì trong thời 

gian bắt đầu bảo vệ anôt, dòng điện phải vượt qua dòng tới hạn ith. 

Tốt nhất chỉ nên sử dụng trong các môi trường ăn mòn mạnh (thường gặp trong công 

nghiệp hóa học) và chỉ áp dụng được đối với các kim loại có thụ động trong quá trình ăn mòn. 






53 










CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG IV 

4.1 Nêu khái quát các phương pháp chống ăn mòn kim loại. 

4.2 Trình bày các nguyên tắc khi thiết kế kết cấu nhằm hạn chế quá trình ăn mòn vật liệu. 

4.3 Nêu các nguyên tắc chung để lựa chọn vật liệu kim loại phù hợp cho từng môi trường có độ 

pH khác nhau. 

4.4 Nêu khái quát phương pháp xử lí bề mặt chống ăn mòn vật liệu 

4.5 Trình bày các biện pháp xử lí môi trường chống ăn mòn vật liệu. 

4.6 Nêu các phương pháp điện hóa chống ăn mòn kim loại. 






54 








CHƯƠNG V ĂN MÒN TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC BIỂN 




5.1 Đặc điểm của ăn mòn trong môi trường nước biển 

5.1.1 Nước mặn 

Nước biển là dung dịch tương đối đồng nhất có chứa nhiều loại muối, chủ yếu là NaCl, 

MgCl2. Ngoài tác dụng gây ăn mòn của các loại muối NaCl và MgCl2, trong nước biển còn có 

nhiều loại khoáng chất khác có tác dụng tăng tốc độ ăn mòn tới mức có thể xem như nước biển 

chứa tới 0,5N muối NaCl thì tốc độ ăn mòn trong nước biển đạt giá trị cực đại, bất kỳ nồng độ 

nào cao hơn hoặc thấp hơn thì tốc độ ăn mòn đều nhỏ hơn giá trị cực đại. Ngoài muối hòa tan, 

phải kể đến nồng độ oxy hòa tan trong nước biển, các sinh vật, tốc độ nước và nhiệt độ nước 

biển,... đều ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn trong nước biển. 

5.1.2 Tốc độ ăn mòn trong môi trường nước biển 

Tốc độ ăn mòn thép trong nước biển thường được biểu thị bằng tốc độ thâm nhập Ptn. Tốc 

độ thâm nhập thép cacbon trong nước biển khoảng 0,13 mm/năm. Tốc độ này không đổi trong 

vòng khoảng 8 năm. Sau 8 năm, tốc độ ăn mòn giảm xuống đều đặn mỗi năm khoảng 25µm 

(bảng 5.1) trong vài năm rồi sau đó tương đối ổn định. 

Bảng 5.1. Tốc độ thâm nhập thép trong nước biển thay đổi theo thời gian 

Năm thứ 1 2 3 ... 8 9 10 11 ... 

Ptn,µm/năm 130 130 130 130 130 105 80 55 55 

Các kết quả nghiên cứu tốc độ ăn mòn trong nước biển của nhiều loại thép HSLA (High 

Strength Low Alloy Steel) trong thời gian theo năm, mười năm đầu cũng tương tự như thép 

cacbon, vào khoảng 130 µm/năm. Có thể nói thép cacbon thông dụng cũng như các loại thép 

HSLA có hợp kim hóa thấp Cr và Cu đều không bền ăn mòn trong nước biển. Bảng 5.2 cho thấy 

chỉ có thép chứa Mo là tương đối bền ăn mòn trong nước biển, còn các loại vật liệu khác đều bị 

ăn mòn khá nhanh. 

Bảng 5.2. Tốc độ ăn mòn một vài loại vật liệu trong nước biển. 

Vật liệu 

Tốc độ ăn mòn, µm/năm 

Năm thứ 1 Năm thứ 2 Năm thứ 4 Năm thứ 8 

Thép HSLA (corten) 105 110 95 80 

HSLA chứa Mn-0,75Ni-0,45Cu 110 95 75 65 

HSLA chứa 1,8Ni-0,81Cu 135 115 90 80 

HSLA chứa 2,6Cr-0,52Mo 35 40 40 33 


5.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ ăn mòn trong nước biển 

a. Lớp vảy oxit trên bề mặt thép 

Tốc độ ăn mòn thép trong nước biển chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Các kết quả thống 

kê tốc độ ăn mòn ở nhiều nơi trên thế giới cho thấy, tốc độ thâm nhập thép trong nước biển gần 






55 










như tương tự nhau trên phạm vi toàn thế giới. Tuy nhiên các nhà khoa học lưu ý là chiều sâu 

thâm nhập lớn nhất quan sát thấy ở thép cacbon có lớp vảy oxit (bảng 5.3), còn đối với thép có 

bề mặt trần thì chiều sâu thâm nhập khá đều nhau, không có các lỗ sâu như trong thép có lớp vảy 

oxit (hiện tượng này đã được đề cập ở chương 4, mục ăn mòn lỗ). Nguyên nhân chủ yếu là do 

phía dưới lớp vẩy oxit kim loại có thế điện cực ổn định âm hơn là thép để trần. Do đó, thép phía 

dưới lớp vảy oxit là anôt, vùng dưới lớp vảy càng bị khoét sâu hơn. Cơ chế này đã được đề cập ở 

mục ăn mòn do sự chênh lệch nồng độ oxy. 

Bảng 5.3. Tốc độ ăn mòn và chiều sâu lỗ ăn mòn lớn nhất trong nước biển 

Nơi xác định 

Nơi bề mặt không có vảy oxit 

Nơi có lớp vảy oxit 

Ptn µm/năm Sâu nhất, mm * Ptn µm/năm Sâu nhất, mm * 

Halifax 120 1,9 110 1,7 

New Zealand 75 1,1 85 3,7 

Anh 60 1,65 60 4,0 

Colombo 90 1,6 100 6,1 

* Sau 10 năm 

b. Ăn mòn lỗ 

Để nghiên cứu ăn mòn lỗ, người ta đã dùng thép hợp kim chứa 3% Ni, thép chứa 3% Cr 

và thép cacbon để so sánh. Kết quả cho thấy cả hai loại thép hợp kim đều bền ăn mòn lỗ hơn 

thép cacbon. Tốc độ ăn mòn lỗ của các thép hợp kim chỉ bằng nửa tốc độ ăn mòn lỗ của thép 

cacbon. Các nghiên cứu ăn mòn của thép 2%Ni trong nước biển sau 6 năm cho thấy chiều sâu lỗ 

ăn mòn khoảng 2 mm, trong cùng điều kiện thì thép cacbon bị ăn mòn với lỗ sâu 5 mm. Trái lại, 

thép hợp kim hóa Cr với hàm lượng trên 3% trong nước biển sẽ được thụ động (tốc độ ăn mòn 

đều nhỏ) nhưng lại bị ăn mòn lỗ nhanh. Tốc độ ăn mòn tăng khi tăng hàm lượng Cr trong thép: 

3% Cr: 0,2 mm/năm, 

13%Cr: 0,9 mm/năm, 

17%Cr:1,75 mm/năm. 

c. Vai trò của nồng độ oxy 

Oxy là nguyên tố oxy hóa quan trọng nhất, oxy cũng đồng thời là nhân tố tạo thụ động 

quan trọng nhất cho bề mặt thép. Người ta đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ sâu, độ mặn, nhiệt 

độ và độ pH đến tốc độ ăn mòn trong nước biển. Kết quả khẳng định rằng tốc độ ăn mòn tỷ lệ 

thuận với hàm lượng oxy (bảng 5.4). 

Bảng 5.4 Tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào hàm lượng oxy hòa tan trong nước biển 

Chiều sâu, m 

Nhiệt độ, 0 C 

Hàm lượng oxy, 

ppm 

Thời gian ăn 

mòn, ngày 

Tốc độ ăn mòn 

µm/năm 


Vùng bề mặt 5 – 30 5 – 10 365 130 

715 7 0,6 197 43 

1615 2,5 1,8 1604 23 

1720 3 1,2 123 50 

1720 2 2,1 751 20 

2065 3 1,7 403 58 





56 











Quan hệ giữa tốc độ ăn mòn Ptn (µm/năm) với hàm lượng oxy Co2 (đo bằng ml/l) và nhiệt 

độ T ( 0 C) được xác định theo công thức: 

Ptn = 21,3 + 25,4.Co2 + 0,356.T 

Công thức này đúng cho các loại thép cacbon, thép hợp kim hóa thấp bằng Cu và HSLA 

nói chung. Các số liệu thống kê ở vùng biển Thái Bình Dương cho thấy, hàm lượng oxy hòa tan 

trong nước biển thay đổi từ 5,3 đến 7,6 ml/l khi nhiệt độ thay đổi từ 6 đến 25 0 C. Ngoài ra hàm 

lượng oxy còn phụ thuộc vào hoạt động của tảo, vi khuẩn, vào quá trình quang hợp của các loại 

cây biển chứa clorophyll. 

d. Ảnh hưởng của tốc độ nước 

Nói chung khi tốc độ nước tăng thì tốc độ ăn mòn tăng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, 

tốc độ ăn mòn thép cacbon và thép hợp kim hóa thấp bằng Cu là như nhau và bằng khoảng 70 

µm/năm (trong điều kiện khảo sát), nhưng khi tốc độ chảy lớn (tốc độ tương đối giữa nước và 

kết cấu) thì tốc độ ăn mòn tăng lên đến 380 µm/năm đối với thép cacbon, còn đối với thép hợp 

kim hóa thấp bằng Cu thì tốc độ ăn mòn là 120µm/năm. Điều này chứng tỏ hợp kim hóa thấp 

bằng Cu có tác dụng chống ăn mòn tốt trong nước biển chuyển động. Một nghiên cứu hết sức 

thuyết phục để giải thích vai trò của Cu là nếu cứ lấy đi sản phẩm ăn mòn thì hiệu quả chống ăn 

mòn của Cu giảm. Điều đó chứng tỏ rằng tác dụng của Cu chủ yếu nằm trong lớp oxit. 

e. Ảnh hưởng của nhiệt độ 

Ở vùng nhiệt đới, nhiệt độ nước biển cao hơn do đó tốc độ ăn mòn lớn hơn. Các nghiên 

cứu thống kê tốc độ ăn mòn trong nước biển và nước ngọt ở vùng nhiệt đới (bảng 5.5) đã chỉ ra 

rằng, trong cả môi trường nước ngọt và nước biển, tốc độ ăn mòn thép cacbon và thép HSLA đều 

giảm theo thời gian. Hơn nữa tốc độ ăn mòn lỗ của cả loại thép cacbon và thép hợp kim hóa thấp 

bằng Cu xấp xỉ nhau. Tốc độ ăn mòn lỗ của tất cả các loại thép cả trong nước ngọt và trong nước 

biển đều tăng theo thời gian. Trong nước biển, tốc độ ăn mòn lỗ tăng nhanh hơn trong nước ngọt, 

riêng thép chứa Ni tốc độ ăn mòn lỗ trong nước biển tăng nhanh nhất. Thép chứa 5%Cr thì tốc 

độ ăn mòn lỗ trong nước biển tăng chậm hơn thép chứa Ni, song vẫn lớn hơn thép cacbon 

thường. Có kết quả cho rằng thép 3% Cr và các loại thép HSLA khác có Ni, Cr, P, Cu và Si thì 

tốc độ ăn mòn như nhau. 

Cần chú ý rằng quá trình ăn mòn trong nước biển rất phức tạp, chịu ảnh hưởng của nhiều 

yếu tố, do đó việc khảo sát trong thời gian dài, các yếu tố ảnh hưởng sẽ biến đổi một cách ngẫu 

nhiên, kết quả nhận được sẽ rất khác nhau. 

Bảng 5.5. Tốc độ ăn mòn µm/năm trong nước biển và trong nước ngọt 

Vật liệu 

Môi trường 

Sau 1 năm Sau 8 năm Sau 16 năm 

Đều Lỗ Đều Lỗ Đều Lỗ 

Thép cacbon 

195 510 65 1470 45 1830 

Trong nước ngọt 

HSLA chứa 0,3Cu 200 560 75 1630 45 1630 


Thép cacbon 

150 1040 80 1680 75 2290 

HSLA chứa 0,3Cu 150 915 90 1600 80 2160 

Trong nước biển 

HSLA chứa 2Ni 190 840 100 2390 85 thủng 

HSLA chứa 5Ni 160 735 100 2970 85 thủng 

HSLA chứa 5Cr 70 685 100 1600 85 thủng 






57 










5.2 Ăn mòn galvanic trong nước biển 

Ăn mòn galvanic trong nước biển quan trọng hơn so với các môi trường khác vì nước 

biển dẫn điện tương đối tốt 

Số liệu trong bảng cho thấy, các vật liệu: Mg, hợp kim Mg, Zn, Be, hợp kim Al, thép 

(gang), thép HSLA, gang austenit Ni, Cu và hợp kim Cu, .... → theo thứ tự E a/m tăng dần. Các 

vật liệu đứng phía trên là anôt trong quá trình ăn mòn. 

Trị số điện thế ổn định phụ thuộc đáng kể vào thành phần nước biển sóng biển, nhiệt độ 

nước biển, độ tinh khiết của kim loại, sản phẩm ăn mòn trên bề mặt, hoạt động của sinh vật, ... 

Khi tạo thành cặp pin ăn mòn galvanic, các kim loại đứng phía trên được phân cực anôt, bị ăn 

mòn, hiển nhiên các kim loại đứng phía dưới là catôt, chúng không bị ăn mòn. 

Quan hệ giữa tỷ lệ diện tích bề mặt của hai kim loại trong cặp pin ăn mòn galvanic có ảnh 

hưởng lớn tới tốc độ ăn mòn, bởi vì số electron trao đổi của hai kim loại trong cặp pin ăn mòn 

galvanic phải bằng nhau. Thông thường tốc độ phản ứng ăn mòn do tốc độ phản ứng catôt quyết 

định. Do đó, khi tăng diện tích catôt thì tốc độ ăn mòn tăng. Ví dụ, trong cặp ăn mòn Fe-Cu, tốc 

độ ăn mòn Fe tỷ lệ với diện tích bề mặt Cu. Kết quả ghi ở bảng 5.7 dưới đây cho quan hệ giữa 

khối lượng Fe hao hụt P, g/cm 2 sao 20 giờ ngâm trong dung dịch chứa 3% NaCl thay đổi theo tỷ 

lệ diện tích catôt (Cu) và anôt (Fe) (C/A). 

Bảng 5.6. Tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào tỷ lệ điện tích C/A 

C/A 1/1 2/1 5/1 8/1 12/1 

Pkh.h g/cm 2 0,23 0,57 0,79 0,94 1,09 

Bảng 5.6 cho thấy tỷ lệ diện tích C/A càng lớn thì tốc độ ăn mòn càng lớn. 

Bảng 5.7 cho thấy, khi chỉ có một mình thép cacbon thì tốc độ ăn mòn trong nước biển 

khoảng 5,5 mg/m 2 .ngày. Khi lắp ghép thép cacbon trên cùng kết cấu với thép HSLA (loại có 

chứa Cr, Ni, Si, Cu, P), tuy thế điện cực ổn định của hai loại thép này chênh nhau chỉ 0,05 V 

(điện thế điện cực ổn định trong môi trường nước biển của thép cacbon khoảng -0,65 V; của thép 

HSLA khoảng -0,6 V) nhưng tốc độ ăn mòn thép cacbon đã lên tới 8,2 mg/m 2 .ngày (tăng 1,45 

lần). Khi lắp ghép thép cacbon với thép không gỉ 410, do chênh lệch điện tích khá lớn (khoảng 

0,35 V, điện thế ổn định trong môi trường nước biển của thép không gỉ 410 khoảng -0,3 V), do 

đó tốc độ ăn mòn thép cacbon tăng lên 2,36 lần. Điều đó cho thấy là các vật liệu gần giống nhau 

hoặc có thế điện cực ổn định gần như nhau nhưng cùng được lắp ghép để làm việc trong nước 

biển thì tốc độ ăn mòn tăng. Nguyên nhân của hiện tượng này còn chưa được giải thích rõ ràng. 

Bảng 5.7. Tốc độ ăn mòn galvanic trong nước biển 

Cặp pin ăn mòn galvanic 

Tốc độ ăn mòn, mg/m 2 . ngày khi 


C/A = 1/1 C/A = 1/8 C/A = 8/1 

Thép cacbon – thép cacbon 5,5 - - 

Thép cacbon – thép HSLA 8,2 6,7 17 

Thép cacbon – thép không gỉ 410 13 7,0 47 

Thép HSLA – thép HSLA 4,5 - - 

Thép HSLA – thép không gỉ 410 9,5 6,2 35 





58 











Kết quả trình bày ở bảng 5.8 còn cho thấy: nếu tăng tỷ lệ diện tích C/A = 8/1 (diện tích 

catôt gấp 8 lần diện tích anôt) thì cặp thép cacbon – thép HSLA có tốc độ ăn mòn tăng lên 3,1 

lần, còn cặp thép cacbon – thép không gỉ 410 tốc độ ăn mòn tốc độ ăn mòn tăng lên 8,5 lần so 

với thép cacbon. Khi giảm tỷ lệ C/A thì tốc độ ăn mòn giảm. Với C/A = 1/8 thì tốc độ ăn mòn 

giảm xuống chỉ còn xấp xỉ như khi không có cặp ăn mòn galvanic. 

Tốc độ chuyển động tương đối của nước so với kim loại cũng ảnh hưởng lớn tới tốc độ 

ăn mòn. Khi tỷ lệ diện tích C/A không đổi, tốc độ chuyển động của nước càng lớn thì tốc độ ăn 

mòn càng lớn (bảng 5.8). 

Bảng 5.8 từ trên xuống, điện thế chênh lệch của cặp pin galvanic thay đổi ngẫu nhiên, 

nhưng hệ số ảnh hưởng của tốc độ nước đến tốc độ ăn mòn của các cặp khác nhau. Khi tốc độ 

nước là 0,15 m/s từ trên xuống tốc độ ăn mòn giảm. khi tốc độ nước 2,4 m/s, ngược lại, tốc độ ăn 

mòn tăng từ trên xuống. 

Bảng 5.8. Tốc độ ăn mòn galvanic phụ thuộc vào tốc độ nước 

Cặp ăn mòn 

Tốc độ nước 0,15 m/s 

Tốc độ nước 2,4 m/s 

Ptn’ µm/năm Hệ số Ptn’ µm/năm Hệ số 

Thép cacbon – thép cacbon 280 1 785 1 

Thép cacbon – thép không gỉ 

18Cr8Ni 

655 2,34 905 1,15 

Thép cacbon – Ti 645 2,30 1040 1,32 

Thép cacbon – Cu 555 1,98 2440 3,10 

Thép cacbon – Ni 545 1,95 2820 3,59 

Thép không gỉ 18Cr8Ni là thép chứa 18%Cr và 8% Ni, các mẫu đều có diện tích 20cm 2 . 

Tốc độ ăn mòn galvanic trong nước biển gấp khoảng từ 3 đến 5 lần trong nước ngọt (bảng 5.9). 

Bảng 5.9. Tốc độ ăn mòn galvanic trong nước biển và nước ngọt với tỷ lệ C/A = 7/1 

Cặp ăn mòn galvanic 

Tốc độ ăn mòn, mg/m 2 .ngày 

Nước biển Nước ngọt Hệ số 

Thép cacbon – CuP 26,8 9,3 2,88 

Thép cacbon – thép không gỉ 316 23,6 6,6 3,57 

Thép cacbon – Monel 24,7 8 3,1 

Nhôm – thép cacbon 21,5 4 5,37 

Ăn mòn galvanic cũng có thể xảy ra trong vật liệu đa pha, các pha có điện thế ổn định 

khác nhau hoặc các vùng có thành phần khác nhau cũng như tác động của môi trường làm điện 


thế ổn định khác nhau. 

5.3 Ăn mòn thép cacbon trong nước biển 

Thép cacbon là vật liệu rẻ tiền nên được dùng thông dụng hơn cả để chế tạo nhiều kết cấu 

phương tiện biển: cầu tàu, đường biển, dàn khoan,… 

Trong môi trường biển, mỗi kết cấu được phân thành sáu vùng ăn mòn khác nhau theo 

phương pháp tuyến với mặt nước biển. Tốc độ ăn mòn ở các vùng này mô tả trên hình 5.1. 





59 











- Vùng khí quyển (nhô khỏi mặt biển): Vùng này chịu ảnh hưởng của không khí biển, độ 

ẩm tương đối cao nhưng lại không bị ướt do sóng biển. 

- Vùng ướt do sóng làm bắn tóe nước: Tùy theo độ cao hoặc thời điểm khảo sát, vùng này 

có thể chỉ ẩm ướt, có thể có một lớp nước mỏng chảy trên bề mặt. 

- Vùng thủy triều: Vùng kẹp giữa mức cao nhất và thấp nhất của nước thủy triều. Vùng 

này lúc thì nằm trong môi trường, lúc thì ngập trong nước biển. 

- Vùng dưới mức thủy triều hạ (còn gọi là vung mím nước): Vùng này hẹp, nằm trong 

khoảng từ 0,3 đến 1m dưới mức thủy triều hạ. Đây là vùng ăn mòn mạnh nhất, quá trình ăn mòn 

xảy ra liên tục vì luôn luôn ngập trong nước biển. 

- Vùng ngập sâu trong nước biển (vùng xám): Phần kết cấu nằm trong khoảng từ dưới 

vùng mím nước tới vùng nước đục. 

dương. 

- Vùng burial (vùng đen): Vùng này nằm dưới mức nước đục, nơi cấu trúc nằm ở đáy đại 

Vùng khí quyển 

Vùng bắn tóe nước 

Vùng thủy triều 

Vùng mím 

Vùng xám 

Vùng đen 

Hình 5.1 Tốc độ ăn mòn theo độ sâu của mực nước biển 

Ptn → 

Trong nhiều trường hợp, điều quan tâm lớn nhất là vùng mím nước, nơi thường xuyên 

xảy ra ăn mòn mãnh liệt. May thay vùng này dễ quan sát, sự tồn tại hai vùng sát nhau: vùng thủy 

triều tốc độ ăn mòn thấp, vùng mím nước tốc độ ăn mòn cao vì tạo thành pin ăn mòn do chênh 

lệch nồng độ oxy hòa tan trong nước biển, vùng thủy triều giàu oxy là catôt, vùng mím nước 

nghèo oxy là anôt. Tuy nhiên, cơ chế tạo pin ăn mòn này còn chưa hoàn toàn được khẳng định vì 

độ hòa tan oxy trong nước biển thấp. Ở nhiệt độ thường, độ hòa tan của oxy trong nước biển là 5 

đến 9 ppm (trong nước ngọt độ hòa tan cũng xấp xỉ như vậy). Khi nước thủy triều xuống, vùng 

thủy triều vừa ngập trong nước được hở ra ngoài không khí còn giữ lại trên bề mặt một lớp nước 

mỏng, oxy khuếch tán qua lớp nước mỏng này và phản ứng với thép. Khi nước thủy triều lên, 

vùng thủy triều lại ngập nước trở thành catôt, so với vùng mím nước luôn luôn ngâm trong nước 

biển. Như vậy sản phẩm của phản ứng giữa oxy và thép trong vùng thủy triều đã làm thụ động 

quá trình ăn mòn ở vùng này. Tuy nhiên ăn mòn mãnh liệt ở vùng mím nước chỉ thể hiện rõ nét 

sau từ 5 đến 9 năm làm việc trong nước biển. 

Mức triều lên 

Mức nước đục 

Mức triều xuống 






60 











Với các mẫu đứng độc lập, do không được nối ngắn mạch với nhau các vùng sẽ bị ăn 

mòn theo đúng đặc tính của vùng đó mà không tạo pin ăn mòn chung. Cụ thể, là vùng bắn tóe 

nước giàu oxy bị ăn mòn với tốc độ lớn nhất. 

Quá trình ăn mòn thép cacbon kết cấu trong nước biển còn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu 

tố khác: nước có ô nhiểm hay không, nhiệt độ của môi trường, độ chênh mức thủy triều khi lên 

khi xuống. Một điều dễ nhận thấy là vùng bắn tóe nước và vùng mím nước có tốc độ ăn mòn lớn 

nhất. Vùng ăn mòn ít nhất là vùng thủy triều và vùng đen. Vùng bị ăn mòn mãnh liệt nằm dưới 

mức thủy triều hạ khoảng 0,6 m (Vùng mím nước) cần được bảo vệ catôt để chống ăn mòn. 

5.4 Ăn mòn thép hợp kim trong nước biển 

Thép HSLA bền ăn mòn trong khí quyển tốt hơn thép cacbon, vậy trong nước biển loại 

vật liệu nào sẽ bền ăn mòn? Thực tế cho thấy thép HSLA (đặc biệt loại có chứa Ni, Cu và P) bền 

ăn mòn trong vùng khí quyển và trong vùng bắn tóe nước tốt hơn thép cacbon. Trong vùng thủy 

triều, vùng mím nước và vùng đen thì độ bền ăn mòn của hai loại thép này tương đương nhau. 

Kết quả thử nghiệm sau 5 năm, thép HSLA có 0,5Ni-0,5Cu-0,1P bền trong vùng hở ra 

khỏi nước biển, còn vùng ngập trong nước biển thì tốc độ ăn mòn là 115 µm/năm. 

thép cacbon. 

Như đã nêu trên, thép chứa Mo (bảng 5.2) và théo nitơ bền ăn mòn trong nước biển hơn 

5.5 Ăn mòn trong nước lợ ( vùng cửa sông) 

Nước lợ có chứa muối nhưng không hoàn toàn giống nước biển. Tùy đặc điểm từng nơi, 

nước lợ có thể có độ mặn thấp hơn nhưng lại có thể chứa các muối sunfat, phophat và nitrat. Độ 

mặn trong nước lợ từ 8.000 đến 24.000 ppm, còn trong nước biển khoảng 35.000 ppm. 

Thông thường độ mặn thấp thì tốc độ ăn mòn nhỏ, tuy nhiên còn phải tính đến nhiều yếu 

tố ảnh hưởng khác như: nhiệt độ nước, độ ô nhiễm, sự xói mòn lớp oxit,… Tàu chạy trong cửa 

sông thì tốc độ dòng nước lơn, lớp oxit bị xói mòn đi, do đó tốc độ ăn mòn nhanh hơn là trong 

nước biển tĩnh. Ngoài ra còn có sự xói mòn lớp oxit khi tàu qua vùng cửa sông. Sự xói mòn này 

phụ thuộc vào lượng đất cát hòa tan nằm lơ lửng trong nước, phụ thuộc vào tạp chất cuốn theo 

nước, phụ thuộc vào độ mặn của nước. Một nghiên cứu độ mặn ở cửa một con sông thuộc Châu 

Mỹ cho thấy, khi thủy triều hạ, độ mặn ở cửa sông thấp ( 250 đến 300 ppm); khi thủy triều lên, 

độ mặn cao (650 ppm ở trên mặt và 5650 ppm ở dưới đáy). Sự thay đổi độ mặn có thể tạo thành 

các pin ăn mòn. Các kết quả thống kê cho thấy sự xói mòn do đất phù sa ở cửa sông làm mất lớp 

oxy bảo vệ trên bề mặt là yếu tố ảnh hưởng quan trọng đến tốc độ ăn mòn ở vùng cửa sông. 

Cũng như trong nước biển, kết cấu làm việc trong vùng nước lợ cũng bị ăn mòn mạnh, 

nhất là ở vùng mím nước và vùng ướt nước do bắn tóe. Các biện pháp chống ăn mòn ở cửa sông 

cũng giống như chống ăn mòn trong nước biển. 


5.6 Chống ăn mòn trong môi trường nước biển 

• Phương pháp hữu hiệu nhất là dùng kết hợp sơn và bảo vệ catôt. Bảo vệ catôt bằng 

protector phổ biến là protector Al, Zl, và đôi khi cả protector Mg. 

• Sử dụng thép HSLA thay thế cho thép cacbon thường. 

• Dùng chất ức chế ăn mòn. 






61 







• Không dùng nhiều loại kim loại khác nhau trên cùng kết cấu để tránh tạo nên các pin ăn 

mòn galvanic. 

• Không sơn vào mặt trong các két nước khi làm việc với ống dẫn đồng để tránh tạo pin ăn 

mòn dưới lớp sơn. 




CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG V 

5.1 Nêu đặc điểm của nước biển và ăn mòn kim loại trong môi trường nước biển. 

5.2 Quy luật thay đổi tốc độ ăn mòn thép cacbon và thép HSLA trong nước biển như thế nào, 

giải thích tại sao? 

5.3 Trong các loại thép HSLA, loại nào bền ăn mòn trong nước biển, giải thích tại sao? 

5.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới tộc độ ăn mòn trong nước biển, công thức xác định tốc độ thâm 

nhập trong nước biển của thép cacbon và thép HSLA 

5.5 Trình bày ăn mòn thép cacbon trong nước biển. 

5.6 Đặc điểm ăn mòn trong môi trường nước lợ. 

5.7 Các biện pháp chống ăn mòn trong môi trường nước biển. 






62 








CHƯƠNG VI 

ĂN MÒN VẬT LIỆU PHI KIM LOẠI 




6.1. ĂN MÒN VÀ PHÁ HỦY VẬT LIỆU POLIME 

Khác với kim loại, quá trình ăn mòn xảy ra chủ yếu là quá trình điện hóa, sự ăn mòn và 

phá hủy polime là do các tác động vật lý và hóa học của môi trường, trong đó các tác động vật lý 

và hóa học có vai trò tương đương nhau. Do bản chất liên kết giữa các phân tử trong polime là 

liên kết van der Waals, với năng lượng liên kết nhỏ, các liên kết này rất dễ bị phá hủy dưới các 

tác động như: nhiệt, hóa học và chùm tia năng lượng cao. Tuy nhiên, do có cấu trúc cao phân tử 

phức tạp, thành phần và chủng loại rất đa dạng, cơ chế phá hủy polime do vậy cũng phức tạp và 

là kết quả của nhiều nguyên nhân. 

6.1.1. Sự phân hủy nhiệt và cơ chế phân hủy nhiệt 

Độ bền nhiệt của vật liệu polime thấp hơn nhiều sơ với các loại vật liệu khác. Hai trường 

hợp giới hạn xảy ra khi phân hủy vật liệu polime ở nhiệt độ cao là: 

a) Sự phá hủy mang tính thống kê, trong đó các mối liên kết bị bẻ gẫy theo một quy luật 

xác định, ví dụ: 

• • 

CH + CH 2 

CH2 ⎯ CH ⎯ CH2⎯ CH → CH2 ⎯ ⎯ CH 

 

R R R R 

Sự phá hủy này nói chung đều gây nên sự giảm khối lượng phân tử và làm giòn vật liệu. 

b) Sự khử trùng hợp, phân tử polime tạo thành nhờ liên kết các đơn vị cấu tạo lại với 

nhau. Ở nhiệt độ cao các mối liên kết này kém ổn định, nhất là ở đầu của mạch polime, chúng dễ 

bị phá hủy theo sơ đồ: 

CH3 CH3 CH3 CH3 

 

• 

C 

CH2 ⎯ C ⎯ CH2 ⎯ C → CH2 ⎯ 

+ 

 

O = C O = C O = C O = C 

 

• 

CH ⎯ C 

CH3 ⎯ O O ⎯ CH3 CH3 ⎯ O O ⎯ CH3 

Trên thực tế quá trình phá vỡ phân tử polime ở nhiệt độ cao thường là kết hợp của hai cơ 

chế. Tỷ lệ polime tạo thành thay đổi từ 0 đến 100% tùy theo polime. Người ta thường quan sát 

thấy sự tạo thành các oligome (loại monome hoặc đime...). Trong nhiều trường hợp người ta 

quan sát thấy sự hình thành các cấu trúc graphit không bay hơi. Cần chú ý là sự phân hủy có thể 


xảy ra ở trạng thái rắn cũng như ở trạng thái lỏng trong quá trình tạo hình. 

Sự phá hủy polime ở nhiệt độ cao thường tăng tốc khi có mặt oxy, khi đó kèm theo sự 

cháy polime. Một đặc điểm quan trọng của polime là chỉ số oxy tới tận IOL, chỉ số này đặc trưng 

cho tỷ lệ oxy tối thiểu cần thiết để đốt cháy polime. Bảng 6.1 cho giá trị IOL của một vài loại 

polime hay gặp trong môi trường khí quyển thông thường. Chỉ số IOL càng lớn thì polime càng 

bền nhiệt 






63 










Bảng 6.1. Chỉ số IOL của một vài loại polime thường gặp 

Loại polime 

IOL 

Polietylen (PE) 17 

Polimetacrylatmetin (PMMA) 17 

Polistyren (PS) 18 

Policacbonat (PC) 27 

Polivinylclorua (PVC) 49 

Politetrafloruaetylen (PTFE) 95 

Thông thường polime nhiệt rắn bền nhiệt hơn polime nhiệt dẻo vì năng lượng liên kết 

nguyên tử trong polime nhiệt rắn lớn hơn. Độ bền liên kết phụ thuộc vào bản chất của các 

nguyên tử. Ví dụ trong phân tử polime, năng lượng liên kết C-F lớn hơn liên kết C-H và càng lớn 

hơn năng lượng liên kết C-Cl. Các floruacacbon chứa nhiều liên kết C-F do đó là loại có độ bền 

nhiệt cao nhất (bảng 6.3), chúng được sử dụng ở nhiệt độ tương đối cao 

6.1.2. Sự hóa già polime 

Sự biến chất và phá hủy dần dần polime dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời gọi là sự 

hóa già (hay lão hóa). Sự hóa già là một đặc điểm quan trọng của polime. Đặc điểm hóa già của 

polime có liên quan mật thiết tới khả năng hấp phụ tia cực tím của polime càng lớn thì polime 

hóa giá càng nhanh. Ví dụ poliizopren (cao su tự nhiên) bị hóa già theo phản ứng: 

CH3 

CH3 

hv 

CH2 ⎯ C = CH⎯CH2 → CH2 ⎯C=CH - 

• 

CH 

Trong nhiều trường hợp sự phá hủy do ánh sáng mặt trời lại kèm theo sự oxy hóa làm 

giảm khối lượng phân tử của polime và mất đi tính chất cơ học mong muốn của nó. Ví dụ đối với 

cao su, dưới tác dụng của oxy không khí, các mạch có thể bị bẻ gấp làm cho cao su trở lên cứng, 

giòn và mất dần đi tính đàn hồi. Nói chung khả năng xuyên thấu tia tử ngoại của polime thấp, do 

đó sự phá hủy của tia tử ngoại chỉ xảy ra ở trên bề mặt. 

Hàng loạt các phản ứng có thể xảy ra khi polime bị phá hủy nhiệt và bị lão hóa. Hiện nay 

người ta sản xuất ra nhiều loại chất ổn định (các chất chống oxy hóa, các chất chống tia cực tím). 

Các chấy này có tác dụng ngăn cản sự hình thành các gốc tự do hoặc cũng có thể làm tăng hay 

giảm tốc độ tạo thành các gốc theo hướng có lợi. Cần lưu ý rằng việc sử dụng các chất phụ gia 

(tạo màu đèn chẳng hạn) làm cho polime trở lên đục, hình thức trong một số trường hợp có thể bị 

xấu đi, nhưng do ngăn chặn được tác hại của tia cực tím làm cho tuổi thọ của polime tăng lên 

+ 

• 

H 

đáng kể. Ví dụ lốp ô tô bền ánh sáng vì được dùng chất phụ gia tạo màu đen 


6.1.3. Ăn mòn hóa học polime 

Tùy theo cấu trúc phân tử của polime mà tính bền ăn mòn hóa học của polime cũng khác 

nhau. Các loại poliolefinpoliflurua rất bền hóa học, bền trong dung môi và có thể được dùng để 

đựng các hóa chất lỏng rất hoạt tính (axit, kiềm, dung môi hữu cơ) 

Cần chú ý rằng cơ chế ăn mòn vật liệu polime rất phức tạp và không khí nào có liên quan 

đến quá trình điện hóa như đối với kim loại, bởi vì polime thường không dẫn điện. Oxy, ôzôn và 





64 











một số chất khác có thể tạo thành các phản ứng hóa học làm cắt đứt mạch phân tử của polime. 

Hiện tượng này thường xảy ra ở các mối liên kết kép của cacbon trong phân tử polime. Ví dụ, 

cao su tự nhiên trong môi trường ôzôn có thể xảy ra phản ứng: 

CH3 

 

CH3 

 

CH2 ⎯ C = CH⎯CH2 + O3 → CH2 ⎯C= O + O=CH⎯CH2 + • O 

Phản ứng này cắt phân tử cao su thành hai phân tử nhỏ tại mối liên kết đôi. Thông 

thường, nếu cao su ở trạng thái không chịu kéo, trên bề mặt, các nguyên tử nằm xít nhau tạo 

thành một lớp bảo vệ chống các phản ứng oxy hóa. Khi cao su bị kéo căng ra, các khe hở và các 

vết nứt trên bề mặt sẽ hình thành và phát triển theo phương vuông gốc với lực kéo. Oxy, ôzôn sẽ 

theo các vết nứt vào phá hủy mạch cao su. 

6.1.4. Sự trương phồng và hòa tan polime 

Khi vật liệu polime được đặt trong môi trường lỏng, một dạng phá hủy rất điển hình của 

polime là sự trương phồng và hòa tan polime 

Trương phồng xảy ra do các phân tử chất lỏng, đặc biệt là các phân tử dung môi có kích 

thước nhỏ khuếch tán vào sâu giữa các phân tử polime làm xuất hiện lực tương tác phân tử. Các 

lực này làm cho các mạch phân tử polime bị tách ra, khoảng cách giữa các mạch phân tử lớn lên, 

ta nói polime bị trương phồng. Do có mặt của các phân tử dung môi, lực liên kết giữa các mạch 

phân tử yếu đi, chúng dễ chuyển động tương đối với nhau hơn, polime trở nên mềm và dẻo hơn. 

Các phân tử dung môi cũng còn làm giảm nhiệt độ thủy tinh hóa polime, tùy theo nhiệt độ của 

môi trường, có thể làm cho polime bền trở nên đàn hồi và mềm hơn. 

Trương phồng có thể xem như giai đoạn đầu của sự hòa tan, ở đó chỉ có một lượng nhỏ 

polime hòa tan vào dung môi. Người ta coi polime bị hòa tan khi mà một lượng đáng kể polime 

bị tan vào dung môi, khi đó vật phẩm bằng vật liệu polime không còn giữ được hình dạng ban 

đầu của nó nữa. 

Theo định luật Thumb, cấu trúc hóa học của polime và dung môi càng giống nhau thì 

hiện tượng trương phồng và hòa tan của polime trong dung môi xảy ra càng nhanh. Ví dụ, cao su 

có cấu tạo từ các cacbuahidro rất dễ hấp thụ các cacbuahidro (bảng 6.2) 

Bảng 6.2. Độ bền của một vài loại elasstome trong một số môi trường 

Loại elastome 

Axit 

yếu 

Chất oxy 

hóa 

Kiềm 

Dầu 

mỏ, khí 

Nước và chất 

chống đông 

Poliizopren (NR) B E D E B D 

Cloropren (CR) B E B B D A 

Acrylonitril butadien (NBR) B E D A A D 


Styren butadien (SBR) B E D E B D 

Polisiloxan (SIL) B E - B D A 

A- rất bền; B- khá bền; C - bền trung bình; D - kém bền; E - rất kém bền 

O 2 và 

Hiện tượng trương phồng và hòa tan chịu ảnh hưởng nhiều của nhiệt độ cũng như cấu 

trúc phân tử của polime. Nói chung khi tăng khối lượng phân tử, tăng mức độ kết tinh và giảm 

nhiệt độ thì sự phá hủy do trương phồng và hòa tan giảm. Trong môi trường axit và môi trường 


65 



O3 




DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN








kiềm, polime bền ăn mòn hơn so với vật liệu kim loại (bảng 6.2 và 6.3). Qua các bảng vừa nêu ta 

còn thấy floruacacbon và polivinylclorua bền ăn mòn hơn cả. 

Bảng 6.3. Ăn mòn và phá hủy polime trong một số môi trường 

Loại polime 

Floruacacbon 

TFE) 

(PTFE, 

Axit Kiềm Dung 

Yếu Mạnh Yếu Mạnh 

môi hữu 

cơ 

%H2O* 

hấp phụ 

O2 và 

A A A A B 0,0 A 

Polimetylmetacrylat B D* B D D 0,2 B 

Nylon (PA) A D B B B 1,5 C 

PE mật độ thấp B D* B B A 0,15 D 

PE mật độ cao B D* B B A 0,1 D 

PP B D* B B B < 0,001 D 

PS B D* B B D 0,04 C 

PVC B D* B B D 0,1 B 

Polime nhiệt rắn 

Epoxy B C B B A 0,1 C 

Bakelit C D C D C 0,6 - 

Polieste (PES) C D D D C 0,2 D 

* Trong axit oxy hóa; A- rất bền; B- khá bền; C - bền trung bình; D - kém bền; E - rất kém bền 

6.1.5. Đặc điểm ăn mòn một số vật liệu Polime 

Các vật liệu hữu cơ được phân thành hai nhóm lớn là Polime nhiệt dẻo và polime nhiệt 

rắn. Polime nhiệt dẻo thường là các Polime mạch thẳng. Polime nhiệt rắn thường là các Polime 

mạch không gian. So với polime nhiệt dẻo, polime nhiệt rắn không thể tái sinh, không nóng 

chảy, bền nhiệt và bền hóa học hơn. 

So với vật liệu kim loại và vật liệu vô cơ thì vật liệu hữu cơ kém bền nhiệt, kém bền cơ 

học, không bên trong dung môi hữu cơ. Đặc biệt vật liệu polime bị hóa già nhanh trong môi 

trường không khí nóng ẩm, bị phân hủy dưới tác dụng của tia cực tím (UB). 

6.2. ĂN MÒN VẬT LIỆU VÔ CƠ 

6.2.1 Một số vật liệu vô cơ phổ biến. 

a. Các loại gốm 

i. Gốm silicat: Gốm silicat được chế tạo từ nguyên liệu silicat thiên nhiên, chủ yếu từ đất sét, cao lanh. Chúng 

gồm hai loại là: gốm xây dựng (gạch, ngói, ống dẫn, sứ vệ sinh) và gốm sư gia dụng (bát, đĩa, ấm chén hoặc các loại 


sứ cách điện: cầu dao, ổ cắm điện,…) 

ii. Các loại gốm oxit: 

Nói chung gốm oxit có độ tinh khiết cao, có độ bền nhiệt tốt, độ bền cơ học và hóa học 

lớn, tùy theo chủng loại, có thể có các tính chất điện từ đặc biệt. 

iii. Các loại gốm không phải oxit: Các loại gốm không phải oxit gồm các loại đơn nguyên tối: Ge, Si, B, C và hợp 

chất: SiC, B 4 C, Si 3 C 4 , BN, TiC, VC, Cr 3 C 2 , ZrC, NbC, TaC, WC,… 

Các loại gốm phi oxi thường không bền vững trong môi trường oxy hóa ở nhiệt độ cao. 

O3 





66 











b. Vật liệu chịu lửa 

loại sau: 

Tùy theo bản chất của oxit chiếm đa số, người ta chia vật liệu chịu lửa thông dụng trong kỹ thuật thành các 

Vật liệu chịu lửa kiềm tính: manheezit, crôm-manhêzit, đôlômit, fôxterit,.. 

Vật liệu chịu lửa axit gồm các loại: Đinat (silica) chứa trên 93%SiO 2 

Vật liệu chịu lửa trung tính: Samôt, corinđông, corinđông – samôt, mulit, … 

Các loại vật liệu chịu lửa kiềm tính đều bền ăn mòn trong môi trường kiềm, trái lại vật liệu chịu lửa có tính 

axit không bền ăn mòn trong môi trường kiềm, trong môi trường axit chúng bền hơn. Vật liệu chịu lửa trung tính thì 

tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào độ pH của môi trường. Cần căn cứ vào môi trường làm việc mà chọn loại vật liệu chịu 

lửa thích hợp 

c. Thủy tinh các loại 

i. Các loại thủy tinh silicat – kiềm – kiềm thổ: Thành phần chủ yếu của thủy tinh kiềm – kiềm thổ là SiO 2 , thủy tinh 

loại này nói chung trong suốt, bền hóa học, khá bên cơ và nhiệt, rẻ tiền, được dùng chủ yếu để làm kính xây dựng, 

bao bì (chai, lọ,…) bình chứa hóa chất, dược phẩm, thực phẩm, đồ gia dụng: bóng đèn, màn hình ti vi. Ngoài ra, 

người ta còn dùng thủy tinh silicat – kiềm – kiềm thổ để chế tạo sợi thủy tinh, chế tạo tấm xốp cách nhiệt, cách âm. 

ii. Thủy tinh borosilicat và aluminosilicat: 

Khi thay thế CaO bằng các oxit B 2 O 3 hoặc Al 2 O 3 , ta có các loại thủy 

tinh borosilicat (SiO 2 – B 2 O 3 - Na 2 O) và thủy tinh aluminosilicat (SiO 2 – Al 2 O 3 – Na 2 O) hoặc thủy tinh 

aluminoborosilicat. Loại thông dụng trong kỹ thuật là pirex (78SiO 2 – 12,5B 2 O 3 còn lại là Na 2 O). Do có độ bền hóa 

học cao, bền cơ học và bền nhiệt, các loại thủy tinh này được dùng để chế tạo các thiết bị hóa học kích thước lớn 

(ống dẫn, bình tháp phản ứng lớn,…), đồ gia dụng như: ấm, chén chịu nhiệt, xoong chảo đun nấu thức ăn,…, sợi 

thủy tinh (glass E). 

iii. Thủy tinh thạch anh (SiO 2 ): Thủy tinh thạch anh có hệ số dãn nở nhiệt nhỏ, độ bền xung nhiệt cao, bền hóa học, 

được dùng để chế tạo các loại dụng cụ thiết bị đòi hỏi chịu nhiệt độ cao và bền hóa học cao. 

So với vật liệu kim loại, các loại thủy tinh bền ăn mòn hơn nhiều, song cần lưu ý, do chứa nhiều SiO 2 

chúng không bền trong môi trường kiềm ở nhiệt độ cao, không bền trong môi trường axit không có oxy như HF. 

iiii. Gốm thủy tinh: Gốm thủy tinh là vật liệu có cấu trúc bao gồm một hoặc vài pha tinh thể nhỏ mịn phân bố đều 

trên nền thủy tinh vô định hình. Người ta tạo cấu trúc trên bằng cách nấu thủy tinh silicat có pha thêm các chất tạo 

mầm như Pt, TiO 2 , ZrO 2 SnO 2 , tạo hình sản phẩm sau đó đem nhiệt luyện để tạo pha tinh thể. Tính chất của gốm 

thủy tinh do pha tinh thể quyết định, có thể: không giãn nở nhiệt, bền cơ học và chịu mài mòn cao, dễ gia công cắt 

gọt, có tính chất điện từ đặc biệt, có tính tương thích sinh học cao,… 

d. Xi măng và bê tông 

Xi măng và bê tông là nhóm các vật liệu đóng rắn nhờ kết tinh các sản phẩm hydrat hóa như: 

3CaO.2SiO 2.3H 2O, 3CaO.Al 2O 3.6H 2O, 3CaO.Fe 2O 3.6H 2O. 

Do có chứa: CaO, bê tông cốt thép bị ăn mòn do thoát CaO và tạo CaCO 3. Mác bê tông càng cao, khi chế 

tạo bê tông càng xít chặt và ít bị tiếp xúc với môi trường (đọng nước, nắng mưa dãi dầu) thì càng bền ăn mòn. Công 

trình bê tông cốt thép chỉ được xem như vĩnh cửu nếu cốt thép không bị ăn mòn. 

6.2.2. Cơ chế ăn mòn vật liệu vô cơ 

Vật liệu vô cơ là loại vật liệu tạo thành từ một hoặc nhiều kim loại với các á kim, ví dụ: 

cacbit, borit, nitrit, oxit, silixit của kim loại. Do sự kết hợp này, vật liệu vô cơ rất da dạng về 


chủng loại và tính chất của chúng cũng rất khác nhau. Người ta thường phân vật liệu vô cơ thành 

ba nhóm chính: gốm và vật liệu chịu lửa, thủy tinh và gốm thủy tinh, xi măng và bê tông. Cả ba 

nhóm vật liệu trên có tên chung là vật liệu ceramic (gốm). 

Ceramic nói chung là vật liệu rất bền ăn mòn, tuy vậy vẫn có những trường hợp mà quá 

trình ăn mòn làm phá hủy nghiêm trọng vật liệu, Ví dụ, thủy tinh silicat rất kém bền ăn mòn 






67 










trong môi trường kiềm. Môi trường này đã gây phản ứng thủy phân làm phá hủy liên kết các 

phân tử silicat. 

Các phản ứng thủy phân làm phá hủy bề mặt của thủy tinh. Mặt khác, ngay cả trong môi 

trường nước sạch, vẫn tồn tại sự trao đổi ion giữa các kim loại kiềm hoặc kiềm thổ trong thủy 

tinh với môi trường: 

 

 

O 

O 

 

 

⎯ Si ⎯ O - Na + + H2O ⎯ → ⎯ Si ⎯ OH + Na + + OH -- 

 

 

O 

O 

 

 

Nói chung, các thủy tinh kiềm, kiềm thổ, thủy tinh silicat đều có thể bị ăn mòn theo cơ 

chế này. Để chống ăn mòn người ta đã chế tạo các loại thủy tinh đặc biệt dùng để chứa một số 

dung dịch nhạy cảm với các ion kiềm (ví dụ trong sản xuất thuốc), các loại thủy tinh này phải 

qua xử lý hóa học bề mặt để loại bỏ các ion kiềm dễ hòa tan trên bề mặt. 

Một số loại ceramic khác cũng nhạy cảm với ăn mòn nhưng theo một cơ chế riêng, đó là 

quá trình hòa tan cacbonat. Các vật liệu nhạy cảm với dạng ăn mòn này thường là các loại vật 

liệu xây dựng (bê tông, xi măng, đá, clinke, gạch). Cacbonat canxi từ đá và một số muối có mặt 

trong clinke, trong bê tông và xi măng chúng bị hòa tan dần dần dưới tác dụng của các ion 

HCO − 

3 

, 

SO − 

2 

3 

và 

SO − 

2 

4 

trong nước, nhất là trong nước mưa. Ở một số vùng công nghiệp do ô 

nhiễm môi trường, các trận mưa axit, các bụi hóa chất theo nước mưa đến bề mặt các công trình 

xây dựng cung cấp một lượng đáng kể ion: 

HCO − 

3 

, 

SO − 

2 

3 

và 

SO − 

2 

4 

. Hiện tượng ăn mòn này có 

liên quan chặt chẽ đến hệ thống mao dẫn trên bề mặt vật liệu xây dựng. Quá trình xảy ra theo chu 

kỳ ngập nước, tự sấy khô bề mặt vật liệu trong môi trường. Dưới tác dụng ăn mòn, các lỗ mao dẫn 

ngày càng phát triển, hệ thống mao dẫn càng phát triển thì tốc độ ăn mòn lại càng tăng. Người ta ví 

hiện tượng ăn mòn trong vật liệu vô cơ theo cơ chế hòa tan cabonat là bệnh ung thư của đá 

Một cơ chế khác gây ăn mòn và phá hủy vật liệu xây dựng cả ở trên bề mặt và tiến sâu 

vào trong đó là chu kỳ nhiệt của môi trường: Ban đầu nước được hút vào điền đầy hệ thống mao 

dẫn trên lớp bề mặt của vật liệu xây dựng. Ở xứ lạnh, vào mùa đông, nước bị đóng băng, nở ra 

làm cho các lỗ mao dẫn lớn lên, đồng thời khi nở ra có thể tạo ra các lỗ mao dẫn mới. Khi thời 

thiết nóng lên, nước đóng băng sẽ tan ra, chứa đầy các lỗ mao dẫn cả mới lẫn cũ. Chu kỳ nóng 

chảy và đóng băng nước có thể chỉ xảy ra trong một ngày đêm. Người ta thấy rằng các lỗ mao 

dẫn có đường kính 0,5 đến 0,5m rất nhạy cảm với sự phá hủy loại này. 

Trong lĩnh vực sử dụng vật liệu, cần đặc biệt chú ý tới tác dụng của môi trường có thể 


làm biến đổi tính chất của vật liệu được gọi là sự lão hóa. Sự lão hóa vật liệu có thể xảy ra do các 

tác động vật lý, cơ chế lão hóa phụ thuộc vào bản chất vật liệu 

Ceramic thường được cấu tạo từ các loại oxit, nói chung rất bền hóa học, tuy nhiên trong 

một vài trường hợp quá trình ăn mòn vẫn xảy ra, đặc biệt khi có các chất ô nhiễm trong môi 

trường ngưng tụ và theo nước mưa vào sâu trong bề mặt vật liệu. Để thấy rõ cơ chế này, chúng ta 

hãy khảo sát hiện tượng ăn mòn bê tông. 





68 











Từ trước tới nay, người ta vẫn coi bê tông là loại vật liệu bền vững trong môi trường cho 

nên công trình bê tông được xem như vĩnh cửu. Từ những năm 80 của thế kỷ 20 trở lại đây, 

người ta đã phát hiện thấy nhiều công trình bê tông cốt thép đã có dấu hiệu phá hủy do ăn mòn. 

Đó là trường hợp một số cầu bê tông được xây dựng từ những năm 1950 đến 1960 nay đã có dấu 

hiệu xuống cấp nghiêm trọng. Ở nước ta nhiều nhà tầng (khu vực Gia Lâm, Kim Liên chẳng hạn) 

sau vài chục năm xây dựng, sự xuống cấp do ăn mòn đã làm cho công trình không còn đủ an 

toàn để tiếp tục sử dụng. 

Trong điều kiện bình thường cốt thép trong bê tông nói chung được bảo vệ. Thực tế khảo 

nghiệm cho thấy, trong bê tông có một lượng nước thừa ngậm trong các lỗ mao dẫn của bê tông 

hòa tan rất nhiều chất kiềm (pH 13). Chính môi trường này đã tạo ra điều kiện làm thụ động 

hóa và bảo vệ cốt thép của bê tông. Trong khi đó, các yếu tố bên ngoài: mưa axit, muối clorua từ 

bụi đường (ở xứ lạnh, người ta rắc muối lên đường để làm tan băng tránh trơn trượt), hoặc là các 

dạng ăn mòn của bê tông như chúng ta đã đề cập ở trên đã phá hủy bê tông dần dần theo các 

bước sau: 

* Ban đầu, các hợp chất hydrat hóa có mặt trong xi măng, vôi Ca(OH)2 chẳng hạn, rất dễ 

hòa tan trong nước. Nước hòa tan hydroxit, dưới tác dụng nhiệt chu kỳ của môi trường, khi thì bị 

đẩy ra, khi bị hút nước vào. Cứ như vậy, nước hòa tan dần dần làm giảm độ bền của bê tông và 

gây nên rất nhiều sự biến đổi trong bê tông. Khi vôi hòa tan vào nước, bê tông như bị xói mòn, 

nền bê tông bị mất dần canxi làm tách các hạt silicat ra. Bê tông như bị xói mòn từ trong ra tạo 

nên nhiều lỗ xốp. Các lỗ xốp này khi kích thước còn nhỏ, ta gọi là các lỗ mao dẫn. Tập hợp các 

lỗ mao dẫn thành các vết nứt, ban đầu còn nhỏ sau phát triển dần lên. Lượng hydroxit hòa tan 

được đẩy ra ngoài khô đi có màu trắng bám trên miệng các vết nứt rồi lan dần ra. 

Tiếp theo, khi các lỗ mao dẫn đã hình thành khá nhiều, bê tông được tiếp xúc với khí CO2 

trong không khí, trong nước mưa do các ống mao dẫn mang tới, ở đâu cũng gặp hiện tượng này, 

hydroxit canxi tạo thành từ các phản ứng hydrat hóa tác dụng với CO2 trở thành cabonat theo 

phản ứng: 

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O 

Do bị mất kiềm, độ pH giảm tới giá trị giwax và 9,5, trong điều kiện đó Fe sẽ bị ăn mòn 

mạnh và sự phá hủy bắt đầu. Động học của quá trình cabonat hóa chủ yếu phụ thuộc vào quá 

trình vận chuyển Co2, do đó phụ thuộc vào độ xốp (số lượng ống mao dẫn có mặt trong bê tông), 

tất nhiên còn phụ thuộc vào nồng độ CO2 trong môi trường. Rất nhiều công trình bê tông ở hai 

bên đường cao tốc, sau 20 năm sử dụng đã xuất hiện đáng kể sự phá hủy theo cơ chế này. 

* Quá trình phá hủy khi cốt thép bị ăn mòn, oxit Fe có thể tích lớn hơn kim loai làm cho 

cốt thép ngày càng trương phồng lên, đẩy bê tông ra. Bê tông không chịu được lực kéo đáng kể, 

sau một thời gian ngắn các vết nứt xuất hiện. Khi bê tông nứt, nước mưa được dẫn thẳng vào cốt 

thép, công trình bị phá hủy. 


Để ngăn ngừa sự phá hủy bê tông theo cơ chế cacbonat hóa, người ta có thể áp dụng các 

phương pháp bảo vệ điện hóa. Phương pháp hay được dùng có hiệu quả hiện nay là bảo vệ catôt 

bằng dòng điện ngoài có hiệu quả ngay cả khi bê tông ngập trong nước có độ pH thấp (axit). Bảo 

vệ catôt bằng dòng ngoài có thể sẽ được áp dụng để bảo vệ cốt thép cho đường ôtô cao tốc bao 

quanh Berlin. 






69 










Các vùng nước có hòa tan muối (nước biển chẳng hạn) chủ yếu là các muối clorua hoặc 

sulphat, thì các phản ứng ăn mòn xảy ra giữa các muối hòa tan với các cấu tử có mặt trong bê 

tông. Các phản ứng này làm cho bê tông trương phồng lên và tạo ra các vết nứt trong bê tông. 

Quá trình ăn mòn càng được đẩy mạnh khi có mặt các ứng suất thay đổi, hiệu ứng đóng băng 

nước ngậm trong ống mao dẫn (nở ra) và tan ra thành nước khi nhiệt độ tăng lên. Ở nước ta hiệu 

ứng nhiệt rất đáng được quan tâm, ban ngày mặt trời thiêu đốt làm lớp bê tông trên bề mặt nở ra, 

chịu ứng suất nén, các dung dịch trong mao dẫn bị đẩy ra ngoài. Ban đêm trời lạnh, bề mặt co lại, 

ứng suất kéo làm các lỗ dãn ra hút vào sương đêm, nước (mưa) và khí CO2 của môi trường. Hoạt 

động của ống mao dẫn giống như các bơm nhỏ cung cấp nước và CO2 cho quá trình cacbonat 

hóa làm phá hủy dần bê tông. Sau một thời gian làm việc, các vết nứt nhỏ do các lỗ mao dẫn hợp 

lại phát triển dần lên thành các đường chằng chịt , trên mặt bê tông nằm lộ ra ngoài môi trường 

ngậm đầy cabonat màu trắng. 

Bê tông cũng có thể bị ăn mòn do vi khuẩn, do tảo và do rong rêu… Hoạt động của vi 

khuẩn gắn liền với chu kỳ với biến đổi các hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ (khoáng). 

6.2.3. Đặc điểm ăn mòn một số vật liệu vô cơ 

Do được tạo thành từ hợp chất của kim loại và á kim, vật liệu vô cơ thường có liên kết 

ion và liên kết đồng hóa trị. Các mối liên kết này thường rất bền cho nên vật liệu vô cơ thường 

có nhiệt độ chảy cao và rất bền ăn mòn. Vật liệu vô cơ thường có hai trạng thái là: trạng thái tinh 

thể và trạng thái vô định hình. Trạng thái tinh thể thường gặp ở các loại gốm đơn oxit, SiC,… 

trạng thái vô định hình có tên chung là thủy tinh. Nhiều loại vật liệu vô cơ là hỗn hợp của cả hai 

trạng thái tinh thể và vô định hình: sứ, gốm thủy tinh. Trạng thái vô định hình thường được tạo 

thành từ vật liệu vô cơ nóng chảy và được làm nguội nhanh. Khi được làm nguội nhanh, quá 

trình kết tinh sẽ không xảy ra mà trạng thái lỏng sẽ chuyển thành chất lỏng quá nguội, đông rắn 

lại trở thành chất rắn thủy tinh (vô định hình). Vật liệu vô cơ ở trạng thái vô định hình có tính 

chất thay đổi đều đặn theo nhiệt độ, đẳng hướng, không ổn định (khi có điều kiện thuận lợi (nhiệt 

độ cao) sẽ chuyển sang trạng thái tinh thể). 

6.3. ĂN MÒN CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU TỰ NHIÊN. 

Các vật liệu tự nhiên thuộc nhóm các vật liệu mà việc khai thác và sử dụng ít gây ô 

nhiễm môi trường. Hơn nữa, các vật liệu tự nhiên thường phân hủy nhanh và dễ đồng hóa bởi 

môi trường. 

Vật liệu tự nhiên điển hình là các loại đá, xương động vật và xơ thực vật, chúng được loài 

người sử dụng từ lâu. Trải qua các thời kỳ phát triển, loài người ngày càng sáng tạo ra nhiều loại 

vật liệu mới có tính năng sử dụng tốt hơn thì vật liệu tự nhiên ngày càng bị lu mờ. Vật liệu tự 

nhiên trong một thời gian dài đã được coi là các nguyên liệu quan trọng để chế ra các vật dụng 

và công cụ sản xuất phục vụ cho con người. Từ chiến tranh Thế giới thứ Hai trở về đây, kỹ thuật 


sản xuất vật liệu tổng hợp phát triển mạnh thì vật liệu tổng hợp gây ra không ít vấn đề về môi 

trường nhất là các phế thải công nghiệp làm ô nhiễm môi trường. Việc quan tâm trở lại sử dụng 

vật liệu tự nhiên có một số mục đích nhất định là một hướng nằm trong chiến lược chung sống 

và làm bạn với môi trường. Ngày nay, người ta đã áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào 

việc chế biến và sử dụng các loại vật liệu tự nhiên sao cho có hiệu quả nhất, đặc biệt là sử dụng 

chúng dưới dạng vật liệu compozit để bảo tồn tốt nhất bản chất tự nhiên của vật liệu. Tuy nhiên, 





70 











khai thác và sử dụng vật liệu tự nhiên cũng cần tránh khuynh hướng khai thác cạn kệt làm mất 

cân bằng sinh thái. 

6. 4. Ăn mòn của một số vật liệu compozit 

Do kết hợp được các tính chất tốt của vật liệu thành phần, vật liệu compozit là loại vật 

liệu có nhiều hứa hẹn trong tương lai. Vật liệu compozit thường được cấu tạo từ hai thành phần 

là nền và cốt. Vật liệu nền có thể là kim loại, ceramic hoặc polime. Cốt, tùy theo hình dạng, ta có 

cốt sợi và cốt hạt. Vật liệu làm cốt có thể là kim loại, ceramic hoặc polime. Cốt, tùy theo hình 

dạng, ta có cốt sợi và cốt hạt. Vật liệu làm cốt có thể là kim loại, ceramic hoặc polime. Xét về 

khía cạnh ăn mòn, nền luôn che chở, phủ kín bề mặt cốt, do đó nói chung vật liệu nền ăn mòn thì 

compozit bền ăn mòn. 

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG VI 

6.1 Nêu khái quát về sự phá hủy vật liệu polime. 

6.2 Trình bày sự phân hủy nhiệt và cơ chế phân hủy nhiệt 

6.3 Trình bày về sự hóa già polime 

6.4 Nêu sự ăn mòn hóa học polime 

6.5 Nêu sự trương phồng và hòa tan polime 

6.6 Nêu khái quát cơ chế ăn mòn vật liệu vô cơ. 







71 







PHẦN III 

DẦU MỠ NƯỚC 




7.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ NHIÊN LIỆU 

7.1.1. Khái niệm về nhiên liệu 

CHƯƠNG VII NHIÊN LIỆU 

Nhiên liệu (hay chất đốt) là các chất dùng để sản sinh nhiệt năng. 

Theo quan điểm hóa học, nhiên liệu là những chất khi bị oxi hóa thì tỏa ra nhiều nhiệt. 

Theo quan điểm sử dụng, nhiên liệu thông thường, hay chất đốt, là những chất cháy được 

và khi cháy toả ra nhiều nhiệt. 

Người ta sử dụng rộng rãi các nhiên liệu thiên nhiên thông thường như: than đá, dầu mỏ, 

khí đốt thiên nhiên, than bùn, củi gỗ, rơm, v.v... 

Cách phân loại nhiên liệu đơn giản nhất là căn cứ vào trạng thái tồn tại tự nhiên của 

chúng, từ đó, người ta chia ra ba loại sau: 

- Loại nhiên liệu rắn, như than, gỗ củi, v.v... 

- Loại nhiên liệu lỏng, như dầu hoả, xăng, nhiên liệu diesel, mazut... 

- Loại nhiên liệu khí, như khí đốt thiên nhiên, khí bùn ao.... 

Nhiên liệu lỏng có nguồn gốc từ dầu mỏ được sử dụng phổ biến hơn và được tiêu thụ với 

lượng lớn hơn rất nhiều so với các nhiên liệu thể rắn và khí trong sản xuất và đời sống của con 

người. Tùy theo tính năng sử dụng, người ta phân chia nhiên liệu lỏng thành nhiều loại khác 

nhau như xăng dùng cho động cơ xăng, nhiên liệu diesel dùng cho động cơ diesel, mazut và 

nhiên liệu lò cao dùng cho các loại lò trong các nhà máy v.v... Trong chương 7 này chúng ta chỉ 

tập trung nghiên cứu về các loại nhiên liệu lỏng với nguồn gốc của chúng chủ yếu là từ dầu mỏ. 

7.1.2. Khái niệm về dầu mỏ và sản xuất nhiên liệu lỏng từ dầu mỏ 

Dầu mỏ là chất lỏng nhờn, cháy được; thường có màu tối, có thể có màu vàng sáng hoặc 

không màu; có mùi đặc trưng, nhẹ hơn nước và không tan trong nước. Được khai thác từ lòng đất, 

dầu mỏ là hỗn hợp của các hidrocacbon lỏng, trong đó có hòa tan các hidrocacbon khí và rắn. 

Trong dầu mỏ có chứa một lượng không lớn các hợp chất lưu huỳnh và nitơ, các axit hữu cơ và 

một số các chất khác. Thành phần nguyên tố trung bình của dầu mỏ tính bằng phần trăm như sau: 

C 86 % ; H 13 % ; (N + S + O + nguyên tố khác) 1 %. 

Tỉ trọng d 20 từ 0,730 đến 1,0 và lớn hơn. Độ nhớt: từ linh động đến nửa rắn do trong dầu 

mỏ có chứa một lượng lớn các chất nhựa hoặc paraphin rắn. Nhiệt cháy: từ 10.300 đến 10.900 

kcal/kg. Nhiệt dung: từ 0,398 đến 0,500 kcal/kg. Dầu mỏ tìm được trong các nguồn thiên nhiên 

nào đó và ngày nay người ta khai thác với qui mô lớn bằng cách khoan được gọi là dầu thô. 

Theo thị trường sử dụng, hiện có hai loại dầu mỏ là 

- Dầu mỏ lưu huỳnh (chứa nhiều lưu huỳnh S) 

- Dầu mỏ không chứa (hoặc chứa ít) lưu huỳnh – còn gọi dầu mỏ ngọt. 

Nhiên liệu dùng cho động cơ máy và hệ động lực, được sản xuất chủ yếu từ dầu mỏ. 

Trong chế biến dầu mỏ, người ta thường sử dụng phổ biến các quá trình chưng cất trực 

tiếp, quá trình cracking (nhiệt và xúc tác), các quá trình hidro hoá, quá trình reforming xúc tác và 

các quá trình nhiệt. 


Chưng cất dầu mỏ là quá trình phân tách dầu mỏ bằng cách đun nóng rồi ngưng tụ và làm sạch 

hơi vừa thoát ra theo từng phần thành phần (phần phân đoạn) khác nhau về nhiệt độ sôi, bay hơi. 

Một số sản phẩm của quá trình chưng cất dầu mỏ được trình bày trong bảng 7.1. 





72 











Bảng 7.1. Các sản phẩm chính của quá trình chưng cất dầu mỏ 

STT Phân đoạn Nhiệt độ sôi, ts, 0 C Số nguyên tử cacbon C 

1 Khí dầu mỏ (khí thiên nhiên) Dưới 20 Từ C1 đến C4 

2 Ete dầu hoả Từ 20 đến 60 ... C4.... C6 

3 Ete dầu mỏ ... 60 .... 95 ... C5.... C7 

4 Xăng ... 40 .... 250 ... C5.... C10 

5 Ligroin ... 120 .... 240 ... C6.... C12 

6 Dầu hoả ... 200 .... 300 ... C10.... C15 

7 Diesel ... 220 ... 350 ... C12.... C18 

8 Gasoin ... 230 .... 360 ... C12.... C20 

9 Dầu sola ... 300 .... 400 ... C15.... C25 

Từ các sản phẩm trên, người ta sử dụng chúng làm nhiên liệu lỏng cho các loại động cơ như sau: 

NHIÊN LIỆU LỎNG GỐC DẦU MỎ 

I. Dùng cho động cơ piston 

đốt cháy kiểu cưỡng bức 

II. Dùng cho động cơ 

piston đốt cháy kiểu nén nổ 

III. Dùng cho động cơ 

tuabin khí. 

IV. Dùng cho thiết bị nồi 

hơi và lò công nghiệp. 

V. Dùng vào mục đích đời 

sống, sinh hoạt chung. 

1. Xăng cho động cơ ôtô, xe máy 

2. Xăng cho máy bay. 

3. Nhiên liệu cho động cơ diesel cao 

tốc. 

4. Nhiên liệu cho động cơ diesel trung 

tốc và thấp tốc. 

5. Nhiên liệu cho động cơ tuabin khí 

của máy bay. 


cơ động (của ngành giao thông vận 

tải). 


cố định (không di động; tĩnh tại) 

8. Nhiên liệu dùng cho thiết bị nồi hơi 

cơ động (giao thông vận tải). 

9. Nhiên liệu dùng cho thiết bị nồi hơi 

cố định và các lò công nghiệp. 

10. Dầu hoả để thắp sáng và nhiên 

liệu dùng trong sinh hoạt. 


11. Nhiên liệu đốt lò. 





Hình 7.1. Sơ đồ phân loại nhiên liệu lỏng gốc dầu mỏ. 


73 










7.2. CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA NHIÊN LIỆU 

7.2.1. Nhiệt trị của nhiên liệu 

1. Khái niệm 

Nhiệt trị (hay năng suất tỏa nhiệt) của nhiên liệu là lượng nhiệt được giải phóng ra khi đã 

đốt cháy hoàn toàn một đơn vị nhiên liệu. 

Nhiệt trị của nhiên liệu thường được đo bằng kj/kg (hoặc kcal/kg) cho các nhiên liệu rắn 

và lỏng; còn các nhiên liệu khí thường tính bằng kj/m 3 (hoặc kcal/m 3 ). 

2. Phân loại 

Nhiệt trị cao, kí hiệu Qmax , là lượng nhiệt toả ra khi đốt cháy một đơn vị nhiên liệu, có 

kể cả lượng nhiệt toả ra do sự ngưng tụ hơi nước chứa trong sản phẩm cháy khi ta làm lạnh nó 

đến nhiệt độ bằng nhiệt độ ban đầu (thường là 20 0 C). 

Khi xác định nhiệt trị cao, người ta thường tính tới nhiệt ngưng tụ của toàn bộ hơi nước 

có sẵn trong sản phẩm cháy. 

Nhiệt trị thấp, kí hiệu Qmin , là lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị 

nhiên liệu nhưng phần nước có trong sản phẩm cháy đã bay hơi. 

Nhiệt trị thấp khác nhiệt trị cao ở chỗ, khi xác định Qmin, người ta không tính đến nhiệt 

ngưng tụ của hơi nước trong sản phẩm cháy; tức là mặc dù được làm nguội tới nhiệt độ gốc (ban 

đầu) nhưng vẫn giả thiết là trong sản phẩm cháy không xẩy ra quá trình ngưng tụ hơi nước. 

Qmin nhỏ hơn Qmax một lượng có trị số bằng trị số nhiệt hoá hơi nước chứa trong sản 

phảm cháy. Trên thực tế, đối với động cơ đốt trong, khí thải được xả ra ở nhiệt độ khá cao, cao 

hơn điểm bay hơi của nước (còn gọi điểm sương mù, tương đương nhiệt độ bay hơi của nước) 

nên không có sự ngưng tụ của hơi nước, vì vậy, khi tính toán về nhiệt cho động cơ đốt trong 

thường ta sử dụng nhiệt trị thấp Qmin. 

3. Xác định nhiệt trị của nhiên liệu 

Việc xác định nhiệt trị của nhiên liệu từ thành phần nguyên tố được các nhà khoa học 

quan tâm từ rất sớm. Hàm lượng các nguyên tố hóa học trong nhiên liệu không cho biết cấu tạo 

cũng như phẩm chất nhiên liệu, nhưng qua hàm lượng đó có thể tính toán được nhiệt trị của 

nhiên liệu, cũng như lượng không khí lí thuyết, lượng không khí thực tế ứng với hệ số dư lượng 

không khí nhất định. 

Cơ sở để tính nhiệt trị theo thành phần nguyên tố là dựa trên các phản ứng cháy của các 

nguyên tố có trong nhiên liệu. Mỗi nguyên tố cháy trong oxi có đặc tính riêng và có hiệu ứng 

nhiệt nhất định: 

C + O2 → CO2 H1 = - 8140 kcal/kg (7.1) 


C + ½ O2 → CO H2 = - 2470 kcal/kg (7.2) 

H2 + ½ O2 → H2O H3 = - 34100 kcal/kg (7.3) 

S + O2 → SO2 H4 = - 2180 kcal/kg (7.4) 

Bằng nhiều kết quả thực nghiệm, nhà bác học Mendeleep đã rút ra công thức kinh 

nghiệm khá chính xác để tính nhiệt trị của nhiên liệu như sau: 





74 











Qmax = 81 C + 300 H + 26 (S - O) (7.5) 

Qmin = 81 C + 246 H + 26 (S - O) - 6 W (7.6) 

trong đó: Qmax, Qmin – nhiệt trị cao và nhiệt trị thấp, tính bằng kcal /kg 

bằng %. 

C, H, S, O, W – hàm lượng cacbon, hidro, lưu huỳnh, oxi, nước có trong nhiên liệu, tính 

Ngoài ra, nhà hoá học Mendeleep còn đưa ra công thức thực nghiệm để tính gần đúng 

nhiệt trị thấp Qmin 

nguyên tố của nó: 

của bất kì một loại nhiên liệu nào, nếu biết thành phần phần trăm (%) các 

Qmin = [ 34,013.C + 125,6. H – 10,9. (O – S) – 2,512. (9.H + W)] .10 6 (7.7) 

Qmin – nhiệt trị thấp của nhiên liệu, tính bằng J /kg 

C, H, S, O, W – hàm lượng các chất tương ứng tính bằng %. 

Công thức (7.7) tuy gần đúng, nhưng có thể sử dụng cho tất cả các loại nhiên liệu với sai 

số khá nhỏ, nên được dùng tương đối thông dụng. 

7.2.2. Đặc tính cháy và nổ 

Quá trình cháy là quá trình phản ứng hoá học giữa chất cháy và chất oxi hoá xẩy ra 

nhanh, phức tạp, toả nhiều nhiệt và thường có ngọn lửa. Theo thuyết hoá lí hiện đại về sự cháy, 

mọi quá trình hoá học chuyển hoá nhanh, tăng nhiệt nhanh hoặc khuếch tán nhanh đều thuộc quá 

trình cháy. Trong kĩ thuật, sự cháy tạm được chia thành hai giai đoạn là giai đoạn bắt đầu cháy – 

hay nói chính xác hơn là bốc cháy, bén cháy – và giai đoạn cháy. Các giai đoạn này không có 

ranh giới rõ rệt mà chỉ được chia với tính chất ước lệ, mỗi một giai đoạn lại có thể phân chia 

thành các dạng khác nhau. 

Đặc tính cháy nổ của nhiên liệu lỏng được đặc trưng bằng các khái niệm sau: 

1. Chớp lửa - Chớp lửa là quá trình cháy xẩy ra trong khoảng khắc hỗn hợp khí cháy (nhiên liệu) 

với không khí, xuất hiện do hỗn hợp tiếp xúc với ngọn lửa hoặc vật thể nóng sáng. 

Khi chớp lửa, thường chỉ có hơi vừa tạo thành (hỗn hợp cháy) bén lửa, bắt cháy và cháy. 

2. Bốc cháy (bắt cháy). – Bốc cháy (hay bắt cháy, bén cháy) là sự xuất hiện của quá trình cháy 

liên tục khí (hoặc hơi nhiên liệu) cháy trong hỗn hợp với không khí khi tiếp xúc với ngọn lửa hở, 

vật nóng sáng hoặc tia lửa (điện,...). Trong trường hợp này, quá trình cháy sẽ được duy trì do hơi 

nhiên liệu (khí cháy) liên tục thâm nhập theo kiểu bay hơi hoặc khuếch tán vào vùng cháy. 

3. Tự cháy (tự bắt cháy). – Tự cháy (hay tự bắt cháy, tự bốc cháy) là sự bốc cháy nhanh xẩy ra 

khi oxi không khí oxi hoá nhiên liệu đã được nung nóng (hoặc nén) tới một nhiệt độ xác định 

(nhiệt độ tự bốc cháy) mà không cần đưa ngọn lửa hở đến gần chúng. 

Người ta phân chia thành tự bắt cháy nhiệt và tự bắt cháy trong động cơ. 


Trong sử dụng động cơ diesel, hiện tượng nhiên liệu cháy khi động cơ hoạt động, được 

coi là tự bắt cháy nhiệt và vẫn được gọi tắt là tự cháy (động cơ nén cháy). 

4. Nhiệt độ chớp lửa (hay nhiệt độ bén lửa). – Nhiệt độ thấp nhất của nhiên liệu lỏng (hay chất 

lỏng, chất cháy) mà tại đó, hơi của nó tạo với không khí trong bình kín thành một hỗn hợp có 

khả năng bắt cháy khi đưa nguồn lửa từ bên ngoài vào được gọi là nhiệt độ chớp lửa (hoặc nhiệt 

độ bắt lửa, nhiệt độ bén lửa, nhiệt độ bén cháy, nhiệt độ bắt cháy). 





75 











Nhiệt độ chớp lửa được xác định trong dụng cụ loại hở hoặc loại kín, việc xác định nhiệt 

độ chớp lửa của nhiên liệu lỏng trong dụng cụ kín thì nó đặc trưng cho tiêu chí phòng hoả khi sử 

dụng, vận chuyển, bơm chuyển và bảo quản loại nhiên liệu đó, đồng thời, nó cũng phản ánh số 

lượng các chất nhẹ có trong thành phần nhiên liệu. 

5. Nhiệt độ tự cháy (hay nhiệt độ tự bắt cháy). – Nhiệt độ thấp nhất mà tại đó hỗn hợp hơi nhiên 

liệu – không khí (chất oxi hoá) tự bốc cháy được không cần phải có một nguồn đốt bên ngoài 

(như tia lửa điện, lửa diêm, lửa tàn đóm...) được gọi là nhiệt độ tự cháy, hay nhiệt độ tự bốc 

cháy, của nhiên liệu lỏng. 

6. Đặc tính nổ – Nổ là hiện tượng có phản ứng hoá học xảy ra rất nhanh, do đó mà trong một khoảng 

thời gian ngắn, rất ngắn (tức thì) giải phóng một lượng lớn nhiệt và các sản phẩm khí. ở đây xuất 

hiện sự tăng áp suất một cách đột ngột với biên độ lớn các chất tham gia quá trình cháy trong một 

khoảng thời gian nhỏ hơn rất nhiều lần so với các dạng của quá trình bắt đầu cháy đã nêu. 

Biểu hiện của đặc tính nổ là khi hơi nhiên liệu (thể khí) trộn với không khí tới một tỉ lệ nào 

đó mà gặp lửa sẽ nổ. (Nhưng nếu quá tỉ lệ này thì nhiên liệu chỉ bị bắt cháy và cháy mà thôi). 

7. Giới hạn nổ - Giới hạn về tỉ lệ giữa hỗn hợp hơi nhiên liệu với không khí mà ở đó có thể gây 

nổ, gọi là giới hạn nổ. Giới hạn này được tính bằng phần trăm (%) khối lượng hoặc thể tích và có 

hai mức: mức giới hạn trên – mức giới hạn dưới. 

Việc nghiên cứu các quá trình cháy nổ của nhiên liệu, cho thấy ý nghĩa sử dụng nhiên 

liệu trong thực tế, như chọn nhiên liệu cho các loại động cơ, đề phòng và ngăn ngừa nguy cơ 

cháy nổ nhiên liệu. 

Các nhà chế tạo máy đã đề xuất các loại động cơ đốt trong: đốt cháy cưỡng bức và đốt cháy 

bằng cách nén, theo cách chọn loại nhiên liệu có các nhiệt độ cháy khác nhau (xem Bảng 7.2). 

Bảng 7.2. 

Loại nhiên liệu Nhiệt độ bắt cháy, 0 C Nhiệt độ tự cháy, 0 C 

Xăng, ligrôin 

Dầu hoả, dầu thắp 

Diesel (DO, FO), mazut 

Nhựa, hắc ín, bitum 

Dưới 28 ( 200) 

510 – 530 

290 – 430 

300 – 330 

dưới 300 ( < 300) 

Người ta phán đoán mức độ nguy hiểm gây cháy của nhiên liệu theo nhiệt độ chớp lửa, 

nhiệt độ tự cháy, áp suất bơi bão hoà, giới hạn nhiệt độ và giới hạn nồng độ tạo hỗn hợp nổ với 

lượng không khí. Để đề ra chỉ tiêu phòng hoả, người ta dùng nhiệt độ chớp lửa của nhiên liệu 

làm cơ sở xác định mức độ nguy hiểm cháy theo các hạng, từ mức nguy hiểm cao đến thấp, 

tương ứng như sau (xem Bảng 7.3): 

Bảng 7.3. 


Hạng Nhiệt độ chớp lửa, 0 C Nhiên liệu lỏng và các sản phẩm dầu mỏ. 

I Dưới 28 ( 120) Dầu nhờn, dầu, paraphin, atphan và bitum. 





76 











nhiên liệu: 

Một vài ví dụ cụ thể về ý nghĩa thực tế nghiên cứu và sử dụng các đặc tính cháy nổ của 

- Để có khái niệm cụ thể về nhiệt độ chớp lửa và nhiệt độ tự bắt cháy trong công tác 

phòng hoả, ta xét ví dụ sau: một miếng sắt được nung nóng ở 300 o C (như nhiệt độ vỏ ngoài ống 

khói khí xả của máy chính trong buồng máy tàu biển) nhúng nhanh vào cốc xăng thì xăng không 

cháy được mà chỉ bốc hơi, nhưng nếu nhúng vào cốc đựng nhiên liệu nặng (nhiên liệu diesel DO 

hay FO) thì dầu bốc cháy ngay; trái lại, một tia lửa nhỏ (có thể chỉ là tàn đóm của một điếu thuốc 

lá đang hút) có thể dễ dàng đốt cháy một cốc xăng ở ngay điều kiện nhiệt độ không khí bình 

thường nhưng không thể đốt cháy một cốc dầu nhờn hoặc nhiên liệu diesel DO hay FO được. 

- Về việc phòng ngừa khả năng nổ: do đặc tính nổ của nhiên liệu là cần phải có mồi lửa 

(tia lửa điện, tàn lửa đóm) nên nội quy làm việc, đi lại trong các kho dầu, tàu chở dầu, buồng 

máy gần két chứa dầu, nhiên liệu đã quy định cấm đi giầy đinh sắt, cấm làm các dụng cụ bằng 

sắt va chạm mạnh để bật ra tia lửa - điều đó dễ gây nguy hiểm nổ cho toàn khu vực. Mức độ 

nguy hiểm nổ của nhiên liệu, đặc biệt là xăng, được thể hiện khá rõ trong ví dụ: 1 kg xăng khi 

bay hơi cho ta 250 lit hơi, mà 1 lit hơi xăng tạo với không khí 100 lit hơi nổ (theo giới hạn dưới 

1%) vậy một kho dầu có thể tích 100m 3 muốn có 100m 3 hơi nổ chỉ cần 1000 lit hơi xăng 

(100x10 3 : 100) tức là (1000 : 250) = 4 kg xăng; trong trường hợp này, ta đã biết, 1 g xăng tương 

đương 1 g thuốc nổ loại mạnh. Hoặc là dễ thấy rằng, một thùng phuy xăng đầy sẽ cháy nếu vô ý 

đem ngọn lửa mồi đến gần và có thể dùng bình cứu hoả để dập tắt hoặc dùng chăn cứu hoả để 

cách li ngọn lửa với không khí; nhưng với thùng phuy xăng đã hết xăng, chỉ còn hơi xăng, hơi 

xăng này hỗn hợp với không khí theo tỉ lệ nằm trong giới hạn nổ thì khi gặp tia lửa sẽ nổ tung. 

7.2.3. Tính điện và hiện tượng nhiễm điện 

Tính chất điện của nhiên liệu và các sản phẩm dầu mỏ bao gồm các tính chất sau: tính 

thấm điện môi, tính dẫn điện và tính nhiễm điện, biểu hiện chủ yếu qua độ dẫn điện riêng và hiện 

tượng nhiễm điện. 

Khi có sự ma sát giữa hai vật thể sẽ xuất hiện hiện tượng nhiễm điện tĩnh; hiện tượng tĩnh 

điện này đã được giải thích rõ ràng trong vật lí phổ thông, điện tích do hiện tượng nhiễm điện 

tĩnh điện mà có, tập trung tới một mức nào đó sẽ có thể phát sinh tia lửa điện. 

Nhiên liệu lỏng là một dạng vật chất lỏng có tính điện, biểu hiện của đặc tính kĩ thuật này 

là ở chỗ khi nó dịch chuyển, cọ sát, va chạm vào thành đồ vật đựng hay ống dẫn hoặc khi ở trạng 

thái tĩnh có dòng khí hoặc dòng chất lỏng khác đi qua… đều có thể sinh ra các điện tích tĩnh và 

tất nhiên là cũng có thể dẫn đến sự phát sinh tia lửa điện, gây ra cháy. 

Việc nghiên cứu những nguyên nhân gây nhiễm điện của nhiên liệu dẫn đến khả năng nổ 

đặt ra yêu cầu tìm hiểu công suất của tia lửa điện gây nổ hơi nhiên liệu. Theo các số liệu của F. 

N. Lukianov và N. G. Đrozođov thì năng lượng nhỏ nhất của tia lửa điện tích tĩnh có khả năng 


gây nổ hơi nhiên liệu gốc dầu mỏ là 5 - 6 mJ. Các tác giả nhận xét rằng sự nổ thường xẩy ra vào 

cuối quá trình nạp đầy nhiên liệu vào xitec hay két chứa, là lúc mà số điện tích tĩnh đã khá lớn và 

không gian không khí trong vật chứa, két chứa đã đầy hỗn hợp nổ của hơi nhiên liệu. Do vậy 

trong quá trình giao nhận nhiên liệu phải thận trọng cho đến khi hoàn thành quá trình; khi gần 

kết thúc quá trình, sự chủ quan rất dễ gây ra hiện tượng nổ. 






77 










7.2.4. Tính chất bay hơi (bốc hơi) 

1. Khái niệm. 

Tính bốc hơi của nhiên liệu lỏng, đặc trưng cho khả năng chuyển từ trạng thái lỏng sang 

trạng thái hơi của nhiên liệu 

Nhờ khả năng bốc hơi, nhiên liệu mới hỗn hợp với không khí để cháy và sinh công. 

Nhưng đồng thời tính bốc hơi cũng gây hao hụt, biến chất nhiên liệu. 

2. Các yếu tố ảnh hưởng tới tính chất bay hơi. 

- Khả năng bốc hơi của nhiên liệu lỏng sẽ cao, khi nhiên liệu có chứa nhiều thành phần 

nhẹ. Ví dụ: nhiệt độ sôi của hexan, octan, tridecan, hexadecan lần lượt là: 68,8 0 C; 125 0 C; 

235,5 0 C; 315,3 0 C. 

- Nhiệt độ càng cao, áp suất môi trường càng nhỏ tốc độ bốc hơi của nhiên liệu lỏng càng 

nhanh. Để giảm tổn thất khi tồn chứa nhiên liệu phải để nhiên liệu ở nơi râm mát, trong nhà hoặc 

tốt nhất là để dưới hầm hoặc chôn dưới đất. 

- Diện tích mặt thoáng và thể tích khoảng trống càng lớn, nhiên liệu bốc hơi càng dễ (vì 

nhiên liệu phải bốc hơi nhiều mới đạt tới trạng thái bão hòa) tốc độ bay hơi càng cao. 

3. Độ cất (nhiệt độ chưng cất của nhiên liệu lỏng). 

Độ cất của nhiên liệu lỏng là nhiệt độ tại đó một phần thể tích xác định của nhiên liệu đã 

chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi. 

hơi. 

Ví dụ: T10% = 140 o C tức là đến 140 0 C có 10% thể tích nhiên liệu đã chuyển từ lỏng sang 

Khả năng bốc hơi của nhiên liệu được đánh giá qua độ cất. Thông thường hay xác định 

các độ cất của nhiên liệu: độ cất đầu (To), T10%, T50%, T90%, T98% (độ cất cuối). Độ cất đầu và độ 

cất 10% của nhiên liệu cho biết khả năng khởi động của động cơ. Độ cất 10% càng cao động cơ 

càng khó khởi động. Độ cất 50% của nhiên liệu cho biết khả năng thay đổi tốc độ của động cơ. 

Độ cất 90% và độ cất cuối của nhiên liệu cho biết mức độ bay hơi hoàn toàn, khả năng làm loãng 

dầu nhờn của nhiên liệu. 

CẤT là: 

Trong Bản Hoá nghiệm của nhiên liệu lỏng luôn luôn có ba thông số quan trọng về ĐỘ 

- Nhiệt độ chưng cất 10% - (T 10% ) - Đối với nhiên liệu xăng, nó đặc trưng cho tính chất 

khởi động của xăng, xu hướng tạo nút hơi (e khí) trong hệ thống xăng của động cơ và tạo băng 

trong bộ chế hoà khí. Đối với nhiên liệu diesel, nó có ảnh hưởng nhiều đến khả năng dễ khởi 

động của động cơ và khi động cơ có tốc độ lớn phải cần thành phần nhẹ nhiều. Nhiệt độ này 

càng thấp thì nhiên liệu có thành phần nhẹ càng cao, và tính chất bay hơi – khuếch tán, tốc độ 

bay hơi càng lớn, điều đó làm tăng tính khởi động nhưng lại kèm theo nguy cơ tạo nút hơi và 


đóng băng trong bộ chế hoà khí tăng. 

- Nhiệt độ chưng cất 50% - (T 50% ) - Nhiệt độ này đặc trưng cho độ bay hơi trung bình 

của nhiên liệu, nó ảnh hưởng tới tính tăng tốc, sự hâm nóng, khả năng trộn hoà nhiên liệu với 

không khí, hoạt động ổn định của động cơ và đối với động cơ xăng thì nó ảnh hưởng nhiều đến 

hiện tượng đóng băng trong bộ chế hoà khí. Nhiệt độ này càng thấp thì độ bay hơi của nhiên liệu 

càng cao và các yếu tố nó gây ảnh hưởng nêu trên đều tăng tác dụng. 





78 











- Nhiệt độ chưng cất 90% và nhiệt độ kết thúc chưng cất 98% - (T90%, T98% ) - Nó đặc 

trưng cho sự có mặt của các phân đoạn nặng trong nhiên liệu - những chất khó bay hơi hoặc có 

phân tử lượng cao. Đối với nhiên liệu diesel, nhiệt độ này càng cao - nhưng phải nằm trong giới 

hạn cho phép - thì khả năng sử dụng cho động cơ thấp tốc càng tốt. 

7.2.5. Tỉ trọng 

Tỉ trọng của nhiên liệu lỏng là đại lượng đặc trưng cho mức độ nặng nhẹ của nhiên liệu, 

được đo bằng khối lượng trên một đơn vị thể tích của nhiên liệu. Tỉ trọng của nhiên liệu giảm khi 

nhiệt độ tăng. 

So với các chỉ tiêu khác thì tỉ trọng không phải là yếu tố quan trọng để đánh giá chất 

lượng của nhiên liệu. Tuy nhiên, nó cũng có những ý nghĩa nhất định, nếu hai nhiên liệu có cùng 

giới hạn nhiệt độ sôi thì nhiên liệu nào có tỉ trọng cao hơn thường có hàm lượng aren và naphten 

cao. Nhiên liệu có tỉ trọng thấp thường chứa nhiều parafin. Hàm lượng O, S, keo, nhựa nhiều 

cũng làm cho tỉ trọng tăng. 

Tỉ trọng của nhiên liệu lỏng sẽ nhỏ khi nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy của nhiên liệu 

giảm. Nhiệt trị của nhiên liệu có xu hướng giảm khi tỉ trọng tăng. 

7.2.6. Độ nhớt 

Dựa vào tỉ trọng có thể: 

- Đánh giá sơ bộ chất lượng của nhiên liệu. 

- Tính toán được chính xác lượng nhiên liệu nhận lên tàu, khả năng dự trữ. 

- Đánh giá (một cách tương đối) về nhiệt trị thấp. 

- Đánh giá sự thay đổi chất lượng trong quá trình dự trữ, khai thác. 

Độ nhớt của nhiên liệu lỏng đặc trưng cho mức độ đặc loãng của nhiên liệu. 

Khái niệm về tính nhớt của nhiên liệu lỏng, còn được gọi là ma sát nội, là tính chất của 

các chất lỏng, của nhiên liệu lỏng và khí chống lại sự chảy của chúng, tức là sự chuyển dịch của 

lớp này so với lớp khác trong chúng dưới tác dụng của ngoại lực. 

Độ nhớt của nhiên liệu lỏng là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của nhiên liệu. 

Các quá trình bay hơi và cháy của nhiên liệu, độ đảm bảo khi làm việc và tuổi thọ động cơ, của 

hệ thống cấp nhiên liệu; khả năng sử dụng nhiên liệu ở nhiệt độ thấp đều phụ thuộc vào độ nhớt 

của nhiên liệu. 

Độ nhớt của nhiên liệu lỏng có ảnh hưởng rất nhiều đến hoạt động của động cơ như : 

- Khả năng khởi động và công suất của động cơ, 

- Độ mài mòn các chi tiết trong buồng đốt, 

- Mức tiêu hao nhiên liệu và dầu nhờn, 


- Tính lưu động của nhiên liệu, khả năng bơm chuyển của nhiên liệu trong động cơ, 

- Khả năng bay hơi của nhiên liệu, 

- Quá trình lọc dầu ở két lắng và bầu lọc ly tâm, 

- Khả năng phun sương của nhiên liệu. 

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của nhiên liệu lỏng. 






79 










Độ nhớt của nhiên liệu chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố như nhiệt độ, áp suất, thành 

phần và bản chất của nhiên liệu,… Khi nhiên liệu làm việc trong động cơ, nhất là những động cơ 

sử dụng loại nhiên liệu có kèm thêm cả chức năng bôi trơn, thì độ nhớt của nó còn phụ thuộc vào 

trạng thái hơi, điều kiện pha trộn nhiên liệu với không khí, điều kiện nhiệt độ và áp suất làm việc 

của hệ thống, xilanh,… 

7.2.7. Hàm lượng cốc (độ cốc) 

Hàm lượng cốc (độ cốc) của nhiên liệu lỏng được xác định bằng phần trăm lượng chất 

không cháy ở 900 0 C so với khối lượng mẫu thí nghiệm. 

Hàm lượng cốc đặc trưng cho khả năng tạo cặn muội của nhiên liệu (hoặc dầu bôi trơn). 

Nếu hàm lượng cốc càng cao thì lượng muội xuất hiện khi cháy nhiên liệu càng nhiều. 

7.2.8. Hàm lượng tro (độ tro) 

Hàm lượng tro (độ tro) của nhiên liệu lỏng chính là lượng các chất khoáng không cháy 

được còn lại sau khi đốt cháy nhiên liệu. Khi hàm lượng tro của nhiên liệu lỏng tăng lên so với 

giá trị ban đầu, chứng tỏ nhiên liệu bị nhiễm bẩn. Nếu nhiên liệu có nhiều tro sẽ làm cho các chi 

tiết của động cơ dễ bị mài mòn và nhanh bị hư hỏng. 

7.2.9. Hàm lượng nước 

Lượng nước có trong sản phẩm dầu mỏ được tính theo phầm trăm khối lượng. Nước 

trong nhiên liệu thường đọng thành một lớp riêng ở đáy két, cũng có thể tồn tại dưới dạng nhũ 

tương hoặc dạng dung dịch hòa tan. Nước trong nhiên liệu sẽ làm giảm nhiệt trị của nhiên liệu. 

Độ tan của nước trong nhiên liệu rất nhỏ và phụ thuộc vào nhiệt độ cũng như độ ẩm 

tương đối của không khí trên bề mặt thoáng. Khi độ ẩm của không khí tăng lên thì độ tan của 

nước tăng. 

Khi thành phần hóa học của nhiên liệu thay đổi thì độ tan của nước cũng thay đổi. Aren 

trong nhiên liệu là hợp chất có khả năng hút ẩm đáng kể. 

Độ tan của nước trong nhiên liệu cũng phụ thuộc vào tỉ trọng. Nếu tỉ trọng của nhiên liệu 

càng nhỏ thì độ tan càng lớn. 

7.3. NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG 

7.3.1. Động cơ xăng và đặc điểm quá trình cháy trong động cơ xăng 

Động cơ sử dụng nhiên liệu xăng là loại động cơ đốt trong có bộ chế hoà khí, được dùng 

phổ biến hiện nay, thường lắp đặt cho các loại ôtô, xe máy, động cơ máy nổ, máy phát điện... gọi 

là động cơ xăng. 

Động cơ xăng là động cơ đốt trong dùng tia lửa điện để đốt cháy nhiên liệu, quá trình 

cháy của hơi xăng trong buồng đốt của động cơ bộ chế hoà khí là một quá trình đốt cháy cưỡng 


bức, thực hiện được là nhờ tia lửa điện của bugi (nến đánh lửa). Trong quá trình làm việc, khả 

năng cháy của xăng trong động cơ xăng đã làm xuất hiện nhiều hiện tượng cần được giải quyết ở 

mức bản chất của đặc tính cháy nổ nhiên liệu như hiện tượng cháy bình thường, cháy kích nổ, 

cháy kích nhiệt... 

Quá trình cháy của xăng trong động cơ diễn ra rất nhanh, nhưng không phải xẩy ra tức 

khắc trong toàn bộ thể tích xilanh, mà bắt đầu cháy từ bugi rồi lan dần ra toàn bộ thể tích buồng 





80 











đốt, lúc đó chu trình cháy kết thúc. Tốc độ lan truyền của mặt cầu lửa bình thường là 20 - 30 m/s, 

với tốc độ cháy như thế thì áp suất hơi trong xilanh tăng đều đặn và động cơ hoạt động bình 

thường. Nếu vì một lí do nào đó, chu trình cháy của xăng không đúng với điều kiện bình thường 

thì trong động cơ sẽ xuất hiện cháy kích nổ, tức là tại một điểm nào đó trong xilanh dù mặt cầu 

lửa chưa lan tới nhưng hơi xăng đã bốc cháy đột ngột với tốc độ cháy lan truyền nhanh gấp trăm 

lần cháy bình thường; tốc độ cháy truyền lan khi kích nổ lên đến 1500 - 2500 m/s và áp suất 

trong xilanh tăng vọt tới trên 160 kg/cm 2 . 

Những dấu hiệu cháy kích nổ của xăng trong động cơ là: động cơ hoạt động không bình 

thường, tiếng gõ kim loại trong xilanh đanh một cách đặc trưng khác hẳn với những tiếng gõ 

bình thường khác, động cơ rung giật, nắp quylat nóng lên rất nhanh, công suất động cơ giảm rõ 

rệt, khí xả có khói đen theo chu kì. Sự cháy kích nổ mạnh sẽ phá vỡ chế độ làm việc bình thường 

dẫn đến quá nóng động cơ, tăng suất tiêu hao nhiên liệu, gây cháy xecmăng (vòng găng), cháy 

supap, phá hỏng piston và các ổ trục v.v.... 

Để đảm bảo cho động cơ làm việc bình thường ổn định, tránh được hiện tượng kích nổ, 

đòi hỏi động cơ phải có cấu tạo và điều kiện khai thác phù hợp, sử dụng nhiên liệu xăng phải đạt 

được chất lượng theo đúng yêu cầu. 

7.3.2. Các yêu cầu đối với nhiên liệu xăng 

Khi sử dụng động cơ, điều cần thiết phải là chọn nhiên liệu cho phù hợp: nhiên liệu xăng 

phải có chất lượng tốt và đặc tính cháy bảo đảm cho động cơ hoạt động ổn định; đó là, động cơ 

dễ khởi động và chạy bình thường trong mọi điều kiện thời tiết, công suất đảm bảo đúng định 

mức, chất lượng khí xả tuân theo tiêu chuẩn quy định. 

Nếu đặc tính cháy của nhiên liệu xăng phù hợp với cơ chế đốt cháy của nhiên liệu trong 

động cơ thì động cơ làm việc êm, không xuất hiện tiếng gõ đanh và công suất bảo đảm; khi đó ta 

gọi là nhiên liệu có tính bền kích nổ - tính bền kích nổ của nhiên liệu xăng được coi là khả năng 

của nhiên liệu xăng cháy trong động cơ xăng mà không xẩy ra kích nổ. 

Trong thực tế, hiện tượng cháy kích nổ của động cơ xăng có quan hệ chặt chẽ với thành 

phần hoá học của nhiên liệu xăng. So sánh các nhóm hidrocacbon cho thấy, các hidrocacbon n- 

ankan dễ bị cháy kích nổ nhất, ngược lại nhóm hidrocacbon iso-ankan và các aren khó bị cháy 

kích nổ. 

Để đánh giá khả năng cháy kích nổ của một nhóm hidrocacbon hoặc một loại xăng nào 

đó, người ta đã đưa ra một phương pháp thực nghiệm dựa trên quá trình cháy của các loại nhiên 

liệu xăng thương phẩm cụ thể (xăng bán trên thị trường như xăng A92 hoặc xăng A95) với một 

loại nhiên liệu xăng tiêu chuẩn, từ đó xác định một chỉ tiêu chất lượng xăng là trị số octan (viết 

tắt là TSOT). 

7.3.3. Trị số octan TSOT và đặc tính cháy của xăng trong động cơ 


Trị số octan (viết tắt là TSOT) là một chỉ tiêu kĩ thuật quan trọng đặc trưng cho xăng. 

Xăng có khả năng chống lại hiện tượng cháy kích nổ hay còn gọi là độ chống kích nổ (tính bền 

kích nổ) được đánh giá thông qua thông số kĩ thuật TSOT. Việc xác định TSOT được thực hiện 

thông qua một nhiên liệu xăng tiêu chuẩn, đó là loại nhiên liệu xăng chỉ chứa hai chất 

hidrocacbon lỏng là iso-octan và n-heptan. 






81 










TSOT của xăng tiêu chuẩn được tính theo độ chứa về thể tích của chất isooctan iso- 

C8H18 trong một hỗn hợp với chất heptan C7H16 và nó được dùng làm chỉ tiêu kĩ thuật chuẩn cho 

việc so sánh, tính toán tương đương với các loại nhiên liệu xăng thương phẩm trên thị trường. 

TSOT là một đơn vị giả định, nó được ghi trong tất cả các nhãn hiệu xăng. 

Isooctan (iso-C8H18) là một hidrocacbon lỏng được dùng làm nhiên liệu xăng chuẩn, để 

xác định thông số kĩ thuật về chất lượng của các nhiên liệu xăng, với qui ước TSOT là 100 

(TSOT = 100). Còn chất heptan là một ankan thông dụng, đó là hidrocacbon lỏng dãy metan có 

công thức hóa học C7H16, có nhiệt độ sôi Ts = 98,4 0 C, khối lượng riêng d = 0,684 g.cm -3 và nhiệt 

độ nóng chảy Tnc = - 90 0 C. C7H16 là một loại xăng rất tồi, vì hơi bị nén đã nổ (dễ gây cháy kích 

nổ cho động cơ xăng), nên người ta chọn nó làm một loại nhiên liệu xăng chuẩn với qui ước 

TSOT là 0 (TSOT = 0). Xăng isooctan là loại xăng có khả năng chống kích nổ tốt nhất. Các chất 

có kết cấu phân tử của hidrocacbon càng chặt thì tính chống kích nổ càng cao (tức là có TSOT 

càng lớn), động cơ đốt cháy cưỡng bức dùng những loại xăng mà trong thành phần có nhiều các 

đồng vị của ankan (loại nhánh iso) là tốt nhất bởi vì chúng rất khó bị kích nổ; cũng vì vậy, người 

ta đã sử dụng chất isooctan C8H18 để so sánh tính chất chống kích nổ của nhiên liệu. 

7.3.4. Sử dụng xăng cho động cơ xăng 

Để nâng cao công suất động cơ, tạo điều kiện cho xe máy, thiết bị làm việc được ổn định 

và lâu dài, việc sử dụng nhiên liệu xăng đúng chủng loại, nhãn hiệu và bảo đảm chất lượng là 

yếu tố rất quan trọng. Về nguyên tắc, các loại động cơ, xe máy phải sử dụng đúng loại nhiên liệu 

mà nhà sản xuất đã quy định và khuyến cáo cho người tiêu dùng. 

Khi lựa chọn xăng dùng cho động cơ xăng, ta phải căn cứ vào tỉ số nén, đường kính 

xilanh động cơ và các điều kiện khai thác xe máy, động cơ; tốt nhất là tuân thủ hướng dẫn và yêu 

cầu của nhà chế tạo động cơ. Thông thường, các động cơ xe máy có số phân khối lớn (tốc độ 

cao, tỉ số nén của động cơ lớn) yêu cầu dùng loại xăng có TSOT cao; ngược lại, xe máy phân 

khối nhỏ yêu cầu dùng xăng có TSOT thấp. 

Dùng xăng có TSOT thấp hơn so với yêu cầu sẽ gây kích nổ cục bộ hoặc toàn phần, 

giảm công suất động cơ, nóng máy, chóng hư hỏng gây nứt vỡ các chi tiết máy, tiêu hao nhiều 

nhiên liệu. Dùng xăng có TSOT cao hơn so với yêu cầu cũng sẽ làm nóng máy và gây tốn nhiên 

liệu hơn (đương nhiên là tốn tiền hơn). Nếu phải dùng xăng có TSOT cao hơn hoặc thấp hơn so 

với quy định một chút, thì có thể khắc phục bằng cách chỉnh lại góc đánh lửa của động cơ cho 

phù hợp (tất nhiên phải là thợ chỉnh xe xăng làm). 

Trường hợp không có xăng đúng chủng loại và yêu cầu của hướng dẫn sử dụng động cơ, 

ta có thể dùng các loại xăng khác thay thế, nhưng chỉ có thể dùng trong một thời gian ngắn, 

không nên dùng thay thế hoàn toàn vì sẽ gây nhiều tác hại trong quá trình khai thác xe máy sau 

đó. 


Dưới đây là Bản Hóa nghiệm của hai loại xăng thương phẩm A92 và A95 đang được lưu 

hành trên thị trường: (xem Phụ lục cuối Chương). 





82 











7.4. NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ ĐIEZEN (DIESEL) 

7.4.1. Nhiên liệu diesel và động cơ diesel 

Nhiên liệu diesel (cũng được gọi tắt là diesel) là nhiên liệu lỏng được sử dụng cho động 

cơ diesel và các động cơ đốt trong kiểu nén cháy khác. 

Động cơ diesel là loại động cơ đốt trong kiểu nén cháy khá phổ biến, có nguyên lí hoạt 

động hoàn toàn khác với động cơ xăng, trong động cơ diesel không có nến đánh lửa (bugi) để đốt 

cháy hỗn hợp khí. Động cơ diesel là loại động cơ mà trong đó, nhiên liệu được đưa vào xilanh ở 

cuối quá trình nén (chính xác hơn là ở điểm bắt đầu phun nhiên liệu), tự bốc cháy không khí 

nóng - còn gọi động cơ đốt trong nén cháy, động cơ tự cháy hay động cơ tỉ số nén cao - trong 

xilanh động cơ diesel, piston nén không khí cho đến khi đạt được nhiệt độ cần thiết, thì hơi nhiên 

liệu diesel được phun trực tiếp vào dưới dạng sương phun, gặp và bốc hơi, hòa trộn với không 

khí nóng (đã đạt tới nhiệt độ tự bốc cháy của nhiên liệu) và cháy mà không cần có tia lửa từ bugi. 

Khi hơi nhiên liệu diesel trong xilanh tự bùng cháy, động cơ diesel bắt đầu một chu trình làm 

việc theo đúng những chu kì (thì) của động cơ đốt trong để chu kì làm việc của động cơ cứ tuần 

tự tiếp diễn một cách êm đềm thì đó là sự cháy bình thường; còn các trường hợp khác là cháy 

không bình thường, và có trường hợp cháy kích nổ giống như trong động cơ xăng. 

Nhiên liệu diesel (gọi tắt là diesel), thường được lấy ở các phân đoạn sôi cuối cao trong 

quá chưng cất các sản phẩm dầu mỏ, nó có đặc điểm dễ tự cháy, khó bắt cháy; diesel có tính chất 

chung là nhẹ hơn nước, nặng hơn xăng, màu vàng, nâu nhạt hoặc đen, nhiệt độ sôi nằm trong 

khoảng 200 350 0 C, nhiệt độ chớp lửa cốc hở không nhỏ hơn 35 0 C, độ nhớt khá cao, trị số 

xetan (TSXT) nằm trong khoảng 35 60. Bảng 7.4 trình bày một số tính chất chung nhất của ba 

loại nhiên liệu diesel thông thường để tham khảo. 

Bảng 7.4. Một số chỉ tiêu kĩ thuật của nhiên liệu diesel. 

SốTT 

Thông số kĩ thuật 

(chỉ tiêu) 

Đơn 

vị 

DO DIESEL FO 

Giá trị 

trung bình 

Giá trị 

trung bình 

1 Trị số xetan TSXT - 45 35 50 

2 Tỉ trọng 

3 Độ nhớt, 

20 

0 C 

 

20 

0 

C 

Giá trị 

cao nhất 

35 

Giá trị 

giới hạn 

45 

g/cm 3 0,83 – 0,86 0,84 – 0,90 0,92 0,976 

cst 4,0 – 6,0 5,0 – 15,0 27,0 70 

4 Độ nhớt, 0 

cst 1,4 – 2,8 3,4 – 8,1 14,0 30 

C 

37,8 

5 Độ tro % 0,01 – 0,02 0,01– 0,02 0,02 0,2 

6 Độ cốc % 0,1 – 0,35 0,1 – 0,5 0,5 16 

7 Độ axit, (mg KOH / 100ml) mg 2 – 3 1 – 3 5 - 


8 Hàm lượng lưu huỳnh, %S % 0,1 – 0,3 0,2 – 1,0 1,5 2,0 – 4,5 

9 Nhiệt độ đông đặc, T 

o 

dd 

0 C -20 -10 -10 -5 -15 -5 0 

Người ta sử dụng các phần cất của dầu mỏ và mazut làm nhiên liệu diesel. Việc sử dụng 

rất nhiều loại sản phẩm như vậy là do sự đa dạng của động cơ diesel; và nó được chia theo các 

nhóm động cơ: 






83 










- Có số vòng quay lớn (trên 1000 vòng/phút) dùng cho máy nông nghiệp, xe vận tải, đầu máy 

diesel v.v… 

- Có số vòng quay trung bình (500 1000 vg/ph) dùng cho các đầu máy diesel cỡ lớn, động cơ 

cỡ lớn,... 

- Có số vòng quay nhỏ (dưới 500 vg/ph) và rất nhỏ, dùng làm động cơ diesel chính của hệ động 

lực máy tàu biển (có thể dưới 200 vg/ph), dùng ở các nhà máy điện, nhà máy công suất lớn... 

7.3.2. Các yêu cầu đối với nhiên liệu diesel 

Khi sử dụng động cơ, điều cần thiết phải là chọn nhiên liệu cho phù hợp: nhiên liệu diesel 

phải có chất lượng tốt và đặc tính cháy bảo đảm cho động cơ hoạt động ổn định; đó là, động cơ 

dễ khởi động và chạy bình thường trong mọi điều kiện thời tiết, công suất đảm bảo đúng định 

mức, chất lượng khí xả tuân theo tiêu chuẩn quy định. Để động cơ diesel làm việc bình thường, 

ổn định, yêu cầu nhiên liệu diesel phải đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng như: 

- Đặc tính cháy phù hợp, tính tự cháy tốt, nhiệt độ tự cháy thấp, 

- Đặc tính bay hơi thích hợp, độ cất đúng yêu cầu động cơ đảm bảo cho chất lượng sương phun 

đều, 

- Tính lưu chuyển (độ nhớt và độ lưu) phù hợp với mọi điều kiện thời tiết làm việc, 

- Không gây ăn mòn, phá hỏng các chi tiết máy, 

- Đảm bảo tính an toàn chống cháy nổ trong các điều kiện làm việc, lưu trữ, vận chuyển, sử 

dụng... 

Nếu đặc tính cháy của nhiên liệu diesel phù hợp với cơ chế nén cháy trong động cơ diesel 

thì động cơ làm việc êm, không xuất hiện tiếng gõ kim loại lách cách, không xả khói đen và công 

suất bảo đảm; khi đó ta gọi là diesel có tính tự cháy tốt hay tính bền kích nổ - là khả năng cháy 

của diesel trong động cơ mà không gây ra kích nổ. Hiện tượng cháy kích nổ của động cơ diesel 

có quan hệ chặt chẽ với thành phần hoá học của nhiên liệu diesel. Đánh giá tính tự cháy của 

diesel theo thành phần các hidrocacbon cho thấy, các hidrocacbon thơm, hợp chất aren dễ gây 

cháy kích nổ nhất, ngược lại nhóm hidrocacbon n-ankan lỏng là các nhiên liệu diesel không 

(hoặc ít) gây ra sự cháy kích nổ. 

Để đánh giá về đặc tính tự cháy của một nhiên liệu diesel nào đó, người ta sử dụng chỉ 

tiêu chất lượng diesel là trị số xetan (viết tắt là TSXT). 

TSXT của một loại nhiên liệu diesel được xác định theo phương pháp thực nghiệm bằng 

máy đo TSXT, dựa trên việc so sánh khả năng tự bốc cháy trùng lặp của các loại nhiên liệu 

diesel thương phẩm cụ thể (diesel bán trên thị trường như DO hoặc FO) với một loại nhiên liệu 

diesel mẫu tiêu chuẩn, tương tự như khi xác định chỉ tiêu chất lượng trị số octan (TSOT) của 

xăng (bài 7.3). 


Nhiên liệu diesel mẫu hay diesel tiêu chuẩn là nhiên liệu diesel lỏng chỉ chứa hai chất 

hidrocacbon là chất n-xetan (n-C16 H34) và chất -metyl naphtalen (-C10H7CH3). 

7.4.3. Trị số xetan (TSXT) và chỉ số diesel (CSD) 

TSXT là chỉ tiêu đánh giá khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu; đó là con số so sánh mức 

độ chống kích nổ của nhiên liệu diesel với một nhiên liệu diesel tiêu chuẩn. Về trị số, TSXT là số 





84 











phần trăm (%) theo thể tích của chất xetan (C16 H34) có trong hỗn hợp với chất -metyl naphtalen 

(-C10H7CH3). 

Nhiên liệu chuẩn có hỗn hợp theo thể tích giữa n-C16H34 và -C10H7CH3 cũng có cùng tỉ 

số nén và khả năng tự bốc cháy với nhiên liệu thử nghiện. Việc chọn nhiên liệu chuẩn (mẫu) 

được tiến hành trên cùng một động cơ tiêu chuẩn để xác định tỉ số nén tới hạn đối với nhiên liệu 

thí nghiệm, người ta thường xác định TSXT trên máy đo TSXT là loại động cơ thiết bị một 

xilanh. 

Xetan, công thức hoá học C16H34, loại mạch thẳng gọi là n-xetan (hay còn gọi n- 

hexadecan), là một hidrocacbon dãy paraphin. Nó là một loại nhiên liệu lí tưởng cho động cơ 

diesel, do khả năng tự bốc cháy nổ mạnh khi bị nén với không khí khá dễ. Trong bậc thang chỉ 

tiêu đặc tính cháy của các nhiên liệu diesel, do tính tự bốc cháy tốt mà người ta dùng nó làm 

nhiên liệu chuẩn để xác định TSXT cho nhiên liệu diesel, TSXT là một đơn vị giả định và n-C16 

H34 được quy định là có TSXT bằng 100 (TSXT = 100). 

-metyl naphtalen, công thức hoá học C10H7CH3, còn gọi là 2-metyl naphtalen; là một 

thứ nhiên liệu diesel tồi, được quy ước có TSXT bằng 0 (không) (TSXT = 0). Hợp chất 

C10H7CH3 là một hidrocacbon thơm hai vòng có chứa một nhóm metyl –CH3,; nó khó tự bốc 

cháy, khi sử dụng cho động cơ diesel rất dễ gây ra cháy kích nổ và nổ rung. Hỗn hợp C16H34 và 

C10H7CH3 sẽ có TSXT từ 0 đến 100 tuỳ theo tỉ lệ phần trăm xetan có trong nó. 

Khi đánh giá về đặc tính tự cháy của diesel, còn có thể dùng chỉ số diesel (viết tắt là 

CSD). Ta biết rằng, hidrocacbon thơm khó tự bắt cháy hơn các hidrocacbon khác nên TSXT của 

nó thường khá thấp; vấn đề đặt ra, nếu ta xác định được hàm lượng hidrocacbon thơm trong 

nhiên liệu thì sẽ xác định được tính chất của thành phần cháy ổn định trong nhiên liệu diesel. Do 

vậy, một thông số kĩ thuật khác của nhiên liệu diesel là chỉ số diesel đã được dùng để đánh giá về 

chất lượng nhiên liệu diesel. 

CSD là đại lượng quy ước dùng để đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu diesel, nó đặc 

trưng gián tiếp cho TSXT và độ bay hơi của nhiên liệu diesel; CSD là chỉ tiêu kĩ thuật về tính 

chất khởi động của nhiên liệu diesel ở nhiệt độ thấp. 

CSD của nhiên liệu diesel thường ở khoảng 54 khi nhiên liệu dùng cho động cơ diesel có 

số vòng quay lớn; và ở khoảng 40 khi nhiên liệu dùng cho động cơ diesel có số vòng quay trung 

bình và động cơ diesel loại lớn có số vòng quay thấp (động cơ diesel máy chính của tàu biển 

hoặc của các nhà máy điện). 

Sau đây là các phương pháp xác định TSXT, CSD 

a. Tính toán trị số xetan (TSXT) 

Có thể xác định TSXT theo hai phương pháp: 


- So sánh tỉ số nén tới hạn 

th . 

- Xác định thời kì cháy trễ i (thời gian trì hoãn sự cháy, hay là thời gian chuẩn bị chạy máy). 

Nếu một trong hai thông số kĩ thuật nói trên của nhiên liệu diesel thí nghiệm, giống như 

nhiên liệu mẫu, thì tỉ số phần trăm chất n-xetan (% C16H34) chứa trong nhiên liệu diesel mẫu 

chuẩn đó được coi là TSXT của nhiên liệu cần xác định. Hai phương pháp này thường cho 






85 










những kết quả không hoàn toàn phù hợp với nhau. Ví dụ, một hỗn hợp tiêu chuẩn gồm 55ml 

C16H34 và 45ml C10H7CH3 có TSXT là 55, nhưng khi thử nghiệm với cùng một nhiên liệu diesel 

cho trước sẽ cho hai giá trị, 

th 

hoặc i, không đồng nhất. 

Khi tính TSXT theo công thức, ta có thể sử dụng những công thức thực nghiệm sau đây: 

1. Công thức E. S. Churshukov: 

1,5879 

TSXT = X = ( 

20 

+ 17,8) 

20 

d 

trong đó: 

20 

- độ nhớt ở 20 0 C, cst; 

4 

d - tỉ trọng nhiên liệu, kg.m -3 

2. Công thức tính TSXT từ thành phần chưng cất phân đoạn: 

20 

4 

(7.8) 

20 −3 

2605 d 

TSXT = 524 – 20,88 3 4 

.10 

0,3 

t 

10 

+ 0,53 t10 

+ 0, 17 t96 

- 

3 

0,3 t10 

+ 0,53 t50 

+ 0,17 t96 

trong đó: 

- t 10, t 50, t 96 – nhiệt độ sôi của nhiên liệu ở phần cất 10%, 50% và 96%, 0 C 

- d 

20 

4 

- tỉ trọng của nhiên liệu ở 20 0 C, kg.m -3 . 

3. Công thức tính TSXT từ thành phần hoá học của nhiên liệu: 

TSXT = 0,8 . P + 0,1 . N + 0,2 . A. (7.10) 

trong đó: P, N, A là thành phần phần trăm của các chất paraphin (hay ankan P), naphtalen (hay 

xiclan N) và aren (chất thơm A), (%). 

4. Công thức M. N. Vendrov và O. N. Mironov: 

TSXT = X = A - 15,5. (7.11) 

trong đó: A - điểm anilin (xem 7.12); 

b. Tính toán chỉ số diesel CSD 

15, 5 – hệ số tính toán không đổi. 

(7.9) 

Việc xác định CSD là một trong những phương pháp thực hiện được ở phòng thí nghiệm 

mà không yêu cầu tiến hành trên động cơ; do đó nó có ưu điểm là dễ thực hiện, đơn giản, nhưng 

nhược điểm là độ chính xác không cao. CSD được tính theo công thức thực nghiệm: 

CSD = D = Iđ = (1,8.A + 32) . ( 

trong đó: A - điểm anilin của nhiên liệu, 0 C. 

1,485 

 

- khối lượng riêng của nhiên liệu ở 15 0 C, g.cm -3 . 

- 1,315) (7.12) 

Đối với nhiên liệu nồi hơi, nhiên liệu nặng, nhiên liệu cặn (FO) nếu biết hàm lượng hidro 

(% trọng lượng) trong nó thì có thể sử dụng công thức thực nghiệm sau: 

CSD = D = 18,1 . H (%) – 185 (7.13) 


Các công thức trên có dùng điểm anilin A, đó là của chất anilin, công thức hoá học 

C6H5NH2. Điểm anilin A là nhiệt độ tới hạn của sự hoà tan các hidrocacbon hoặc hỗn hợp các 

hidrocacbon trong C6H5NH2 , vượt quá nhiệt độ này, các thành phần nói trên sẽ tạo thành dung 

dịch đồng thể. Do vậy, có thể hiểu, đó là nhiệt độ thấp nhất mà nhiên liệu diesel hoà tan hoàn 

toàn với cùng một thể tích anilin, hay là nhiệt độ kết tủa của nhiên liệu diesel cần thí nghiệm, pha 

trong anilin theo tỉ lệ về thể tích là 1: 1. 





86 











c. Chuyển đổi một vài thông số 

- Công thức chuyển đổi giữa trị số xetan TSXT và trị số octan TSOT: 

TSXT = 60 – 0,5 . TSOT (7.14) 

- Công thức chuyển đổi giữa trị số xetan TSXT và chỉ số diesel CSD: 

TSXT = 0,77 . CSD + 10 (7.15) 

7.4.4. Các đặc tính kĩ thuật của nhiên liệu diesel 

1. Đặc tính cháy 

Đối với động cơ diesel - động cơ đốt trong nén cháy - nhiên liệu diesel được phun vào 

xilanh ở cuối quá trình nén và tự bốc cháy trong không khí nóng; khả năng cháy này phụ thuộc 

nhiều vào đặc tính cháy của nó. Nhiên liệu dùng cho động cơ diesel được phun vào xilanh trong 

môi trường không khí nén (có P = 3,0 4,0 MN.m -2 ) có nhiệt độ cao (T 0 = 800 1000 K), sự 

bốc cháy của hỗn hợp không đồng nhất đó được thực hiện không phải là từ một nguồn lửa bên 

ngoài mà do sự gia tốc của các phản ứng oxi hoá toả nhiệt trước khi đạt tới nhiệt độ tự cháy. 

Tính theo thời gian thì tổng cộng tất cả các quá trình chuẩn bị cho khí hỗn hợp bốc cháy rất 

ngắn; trong động cơ diesel, thời gian này nằm ở khoảng 0,001 s (giây) đến 0,04 s (giây) tương 

ứng với loại cao tốc đến thấp tốc, và nó cũng tương ứng với TSXT của nhiên liệu đem sử dụng. 

Đối với động cơ cao tốc, vòng quay nhanh, phải sử dụng nhiên liệu diesel có TSXT cao, lớn; 

ngược lại, các loại động cơ thấp tốc và tốc độ trung bình, có thời gian cháy trễ dài hơn, chỉ yêu 

cầu dùng nhiên liệu có TSXT thấp hơn; các động cơ diesel tàu biển thường dùng nhiên liệu 

diesel phổ biến là loại có trị số xetan khoảng TSXT = 40 65. 

An toàn cháy – nổ nhiên liệu diesel 

Về phương diện an toàn phòng cháy nổ, yêu cầu rất quan trọng là phải biết nhiệt độ bốc 

cháy Tb, nhiệt độ tự cháy Tc và giới hạn nổ của nhiên liệu. 

2. Tính chất bay hơi 

Tính chất bay hơi của nhiên liệu diesel có ảnh hưởng quyết định đối với quá trình cháy 

của nhiên liệu trong động cơ và nó quyết định đến tốc độ bay hơi, mức độ bay hơi hoàn toàn và 

khả năng trộn hoà với không khí khi phun sương trong điều kiện công tác cụ thể của buồng đốt 

động cơ diesel. 

Tính chất bay hơi của nhiên liệu diesel được thể hiện thông qua các thông số kĩ thuật độ 

cất và thành phần phân đoạn của nó. 

3. Tính nhớt – Tính lưu động 

Tính nhớt của nhiên liệu diesel là sự ma sát nội giữa các phân tử chất lỏng khi chuyển 

dịch dưới tác dụng của ngoại lực. Độ nhớt của nhiên liệu đặc trưng cho mức độ đặc loãng, tốc độ 

chảy hay khả năng lưu động, vận chuyển của nhiên liệu. 


Độ nhớt của nhiên liệu diesel phụ thuộc vào các yếu tố trực quan sau: nhiệt độ (thời tiết 

bên ngoài và nhiệt độ làm việc của nhiên liệu); giới hạn nhiệt độ thành phần phần cất và nhiệt độ 

đông đặc; bản chất của nhiên liệu (tạp chất, cặn bẩn, độ vẩn đục,…) và nhiệt độ chưng cất nó. 

Các công trình nghiên cứu về độ lưu của nhiên liệu diesel là sự phát triển lôgich của các 

công trình về nhiên liệu đốt lò, nồi hơi. Các nhiên liệu có cùng nhiệt độ vẩn đục và nhiệt độ đông 






87 










đặc có thể có độ lưu động khác nhau ở nhiệt độ thấp do sự tạo ra các tinh thể paraphin có kích 

thước khác nhau. 

4. Tính chất tạo cặn (cacbon) trong động cơ diesel 

Khi vận hành máy, ở bất cứ loại hoặc kiểu động cơ đốt trong nào cũng đều có cặn cacbon 

tạo thành với những dạng khác nhau. Dựa vào khả năng tách ra khỏi chi tiết máy, người ta chia 

cặn cacbon thành loại dễ tách và loại khó tách. 

- loại cặn cacbon dễ tách gồm có bồ hóng và các chất kết tủa. 

- loại cặn cacbon khó tách là lắc (cặn lắc), cốc, muội. 

Nguyên nhân của sự tạo cặn trong động cơ có nhiều: do nhiên liệu, do dầu nhờn, do chế 

độ làm việc, điều kiện làm việc... Khả năng tạo cặn trong động cơ diesel của nhiên liệu diesel 

chủ yếu là do nhiên liệu cháy không hoàn toàn, bị phân giải trong điều kiện nhiệt độ cao và 

không có không khí. Nếu nhiên liệu có chứa nhiều chất keo, nhựa, hidrocacbon thơm, lưu huỳnh, 

tạp chất... thì trong sử dụng, khả năng sinh muội, tạo cặn sẽ cao. 

5. Tính chất ăn mòn - bảo vệ 

- Tính chất ăn mòn 

Trong nhiên liệu có nhiều tạp chất và các chất có khả năng gây ra sự ăn mòn kim loại khi 

chúng ta sử dụng nhiên liệu, ví dụ, các loại axit vô cơ, hữu cơ, các loại bazơ, các hợp chất chứa 

oxi, lưu huỳnh, vanađi, các chất nhựa, nước, tạp chất v.v… Đối với nhiên liệu diesel, khả năng 

gây ăn mòn chủ yếu là lưu huỳnh và các hợp chất của chúng; các axit, bazơ… trong nhiên liệu. 

Khi sản xuất và sử dụng, biện pháp chống ăn mòn đầu tiên là dùng nhiên liệu diesel có hàm 

lượng lưu huỳnh, tạp chất, nước thật nhỏ, trong giới hạn cho phép. Thường là, lượng axit trong 

nhiên liệu không quá 5 mg KOH / 100 ml (tức là trong khoảng 0,2 đến 1,0%), còn lượng lưu 

huỳnh %S không quá 0,2 đến 0,5%. 

- Tính chất bảo vệ (chống ăn mòn). 

Nhiên liệu diesel sử dụng trong động diesel là một loại vật liệu bôi trơn cho các chi tiết 

chuyển động của hệ thống và thiết bị nhiên liệu, nó ảnh hưởng đến hoạt động của cặp xilanh - 

piston phun (bộ đôi vòi phun - kim phun) của bơm nhiên liệu. Ngoài tính chất chống mài mòn, 

tính chất giãn nở và che kín, nhiên liệu diesel còn có tính chất bôi trơn - làm mát, tính lưu 

động… cũng thể hiện tính chất bảo vệ kim loại - một tính chất ngược lại của tính chất ăn mòn. 

6. Nhựa - Tạp chất - Cặn - Nước 

-. Nhựa trong nhiên liệu diesel 

Hàm lượng nhựa trong nhiên liệu diesel có ảnh hưởng rất nhiều đến lượng muội, tro, tạp 

chất cơ học, nhiệt độ đông đặc và vẩn đục, nhiệt độ qua lọc,… và đặc biệt đến độ nhớt của nhiên 

liệu. 


-. Tạp chất và cặn bẩn gây ăn mòn 

Nhiên liệu diesel thường được sản xuất và bảo quản trong điều kiện không hoàn toàn 

đúng yêu cầu kĩ thuật, nên thường có lẫn tạp chất và cặn bẩn. Việc sử dụng loại nhiên liệu diesel 

như thế dễ dẫn đến sự cố của động cơ diesel như tắc vòi phun, gây ăn mòn và thúc đẩy nhân tố 

gây ăn mòn. 





88 











-. Nước trong nhiên liệu diesel 

Nước trong nhiên liệu là một yếu tố thúc đẩy sự ăn mòn và gây ảnh hưởng đến chất 

lượng nhiên liệu. Khi nước tác dụng với các khí SO2, SO3 sẽ tạo thành các axit có tính ăn mòn 

rất cao, còn khi nước có mặt trong nhiên liệu sẽ làm giảm hiệu quả và hỏng các chất phụ gia của 

nhiên liệu, làm tăng các chất có hại, gây ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cháy của nhiên liệu 

7.4.5. Chọn nhiên liệu diesel và quy cách sử dụng 

Muốn động cơ, xe máy làm việc được đều, ổn định, chạy êm, đạt tới công suất thiết kế thì 

việc chọn và dùng nhiên liệu diesel đúng chủng loại, nhãn hiệu và bảo đảm chất lượng là yếu tố 

rất quan trọng. Về nguyên tắc, các loại động cơ, xe máy phải sử dụng đúng loại nhiên liệu diesel 

mà nhà sản xuất đã quy định và khuyến cáo cho người tiêu dùng. 

Khi chọn nhiên liệu diesel dùng cho động cơ diesel, tốt nhất là tuân thủ hướng dẫn và yêu 

cầu của nhà chế tạo động cơ. Thông thường, phải căn cứ vào tốc độ, số vòng quay của động cơ 

diesel để chọn loại diesel có TSXT theo mức tốc độ đó; các động cơ cao tốc đòi hỏi diesel có 

TSXT lớn, các động cơ trung tốc và thấp tốc yêu cầu diesel có TSXT nhỏ (xem bảng 7.5). 

Bảng 7.5. Mối quan hệ giữa TSXT của nhiên liệu diesel với tốc độ vòng quay của động cơ. 

Loại động cơ diesel Tốc độ vòng quay trung bình TSXT 

Động cơ diesel thấp tốc Dưới 500 vòng/phút 35 45 

Động cơ diesel trung tốc Từ 500 đến 1000 vòng/phút 40 55 

Động cơ diesel cao tốc Trên 1.000 vòng/phút Trên 50 

Nếu dùng nhiên liệu diesel có TSXT không phù hợp với tốc độ vòng quay thì động cơ 

làm việc không bình thường, dễ xuất hiện sự cháy kích nổ trong động cơ. 

Dùng diesel có TSXT thấp hơn so với yêu cầu động cơ sẽ khó khởi động, công suất động 

cơ giảm thấp, máy nhanh bị nóng, tiêu hao nhiều nhiên liệu. Dùng diesel có TSXT cao hơn so 

với yêu cầu cũng sẽ làm nóng máy do hơi nhiên liệu diesel tự cháy quá nhanh nên có phần cháy 

không hoàn toàn, xả khói đen gây tốn nhiên liệu hơn, dễ làm tăng cặn muội bám bẩn chi tiết máy 

và ô nhiễm môi trường. 







89 










CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG VII 

1. Khái niệm về nhiên liệu và cho ví dụ? Nêu các sản phẩm chính của quá trình chưng cất dầu 

mỏ? 

2. Khái niệm về nhiệt trị của nhiên liệu. Phân loại nhiệt trị của nhiên liệu. Công thức tính nhiệt 

trị của nhiên liệu? 

3. Nêu các khái niệm: chớp lửa, bốc cháy, tự cháy của nhiên liệu lỏng; ý nghĩa của các khái niệm 

đó? Nhiệt độ chớp lửa và nhiệt độ tự cháy của nhiên liệu lỏng là gì? Nhiệt độ chớp lửa và nhiệt 

độ tự cháy dùng để làm gì? 

4. Khái niệm về đặc tính nổ và giới hạn nổ của nhiên liệu lỏng. Việc phòng ngừa nguy cơ cháy - 

nổ nhiên liệu lỏng được căn cứ vào cơ sở nào và thực tế ngăn chặn như thế nào? 

5. Khái niệm về độ cất của nhiên liệu lỏng? Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất bay hơi của 

nhiên liệu lỏng. Ý nghĩa của các loại độ cất T10 , T50 , T90 và T98 . 

6. Khái niệm về các thông số kĩ thuật của nhiên liệu lỏng: tỉ trọng, hàm lượng cốc, hàm lượng 

tro, hàm lượng nước. 

7. Khái niệm về Trị số octan (TSOT) của xăng? Nói: “xăng A92 (TSOT = 92) là loại xăng chứa 

92% isooctan và 8% heptan”, đúng hay sai? Giải thích? 

8. Khái niệm về nhiên liệu diesel? Nêu các yêu cầu đối với nhiên liệu diesel khi sử dụng cho 

động cơ diesel. 

9. Khái niệm về trị số xetan (TSXT) và chỉ số diesel (CSD). Cách xác định TSXT và CSD của 

nhiên liệu diesel? Nói "Nhiên liệu diesel có TSXT bằng 55 (dầu diesel DO bán trên thị trường) là 

loại nhiên liệu diesel có chứa 55% xetan và 45% β-metyl naftalen", đúng hay sai? Giải thích? 






90 








CHƯƠNG VIII 

DẦU NHỜN VÀ MỠ BÔI TRƠN 




8.1. KHÁI NIỆM VỀ MA SÁT VÀ BÔI TRƠN 

Ma sát là hiện tượng tự nhiên không thể tránh được khi máy móc làm việc. Do có ma sát, 

các chi tiết máy bị mài mòn dẫn đến thay đổi về kích thước, hình dáng và trạng thái ứng suất. Ma 

sát luôn luôn xuất hiện khi có chuyển động tương đối giữa các vật thể tiếp xúc nhau và có tương 

tác cơ học với nhau. Đặc trưng cơ bản của ma sát là lực ma sát, tức là lực cản trở sự chuyển động 

tương đối của các vật thể tiếp xúc. 

Tất cả các bộ phận, chi tiết máy móc lớn nhỏ dù tinh chế kĩ đến thế nào thì, những bề mặt 

của chúng vẫn không khỏi không có những chỗ lồi lõm gồ ghề rất nhỏ mà mắt thường không thể 

nào xác định được. Nếu đem phóng to những bề mặt đó lên, ta sẽ thấy rõ điều đó. Khi hai mặt 

phẳng của các bộ phận chi tiết máy chuyển động tiếp xúc với nhau, những chỗ lồi lõm trên bề 

mặt tuy rằng vô cùng nhỏ, sẽ gây ra một lực cản đối với nhau. Nếu khi đó, những mặt phẳng cọ 

sát bị đè nén bởi trọng lượng của bản thân các bộ phận chi tiết máy thì lực cản (tức lực ma sát) sẽ 

tăng lên theo một tỉ lệ tương ứng (xem hình 8.1) 

Hình 8.1. Ảnh phóng to chỗ tiếp xúc của hai bề mặt chuyển động. 

Lực ma sát làm cho các bộ phận cọ sát vào nhau bị nóng lên và bị bào mòn, dẫn đến việc 

phá vỡ dần những chỗ lồi lõm trên bề mặt, làm xuất hiện những lồi lõm mới và lực ma sát tiếp 

tục phát sinh. Lực ma sát vừa có lợi vừa có hại. Trong hệ động lực, lực ma sát gây ra những tác 

hại khá rõ như làm hỏng các bộ phận chuyển động cọ sát nhau, làm giảm độ chính xác của 

chúng, làm tăng nhiệt độ gây ra giảm tuổi thọ của vật liệu thiết bị máy và làm giảm năng suất 

của động cơ. Tuy vậy, lực ma sát cũng có lợi khi truyền lực chuyển động (trong chuyển động 

truyền qua dây cuaroa, bánh tiếp xúc...) hoặc khi phải dừng chuyển động (như dừng máy, phanh 

xe...). Để làm giảm tác hại của lực ma sát, người ta sử dụng các chất bôi trơn như dầu nhờn, mỡ 

bôi trơn, nước v.v... 


8.1.1. Sự ma sát 

1. Các khái niệm: Lực ma sát và hệ số ma sát 

Lực ma sát là lực cản sinh ra trong khi hai mặt phẳng của hai vật bất kì chuyển động tiếp 

xúc với nhau. Bản chất của ma sát chính là lực ma sát và được biểu diễn bằng biểu thức định luật 

S. Culông: 






91 










trong đó 

F = A + . N (8.1.) 

F – lực ma sát, A – hằng số đặc trưng cho khả năng liên kết tương hỗ của vật thể làm 

việc, N – phản lực pháp tuyến; - hệ số tỉ lệ. 

Hệ số ma sát là một đại lượng đặc trưng cho sự ma sát giữa các cặp ma sát. 

Đối với mỗi cặp ma sát nhất định, trong những điều kiện nhất định, tỉ số giữa tải trọng tác 

dụng P và lực ma sát được nảy sinh Fms là một đại lượng không đổi. Giá trị nghịch đảo của hằng 

số này chính là hệ số ma sát, đó là tỉ số giữa ma sát và tải trọng, nó luôn luôn nhỏ hơn đơn vị. 

2. Phân loại ma sát 

Căn cứ vào động học của chuyển động giữa các cặp ma sát, sự ma sát được phân chia thành: 

- ma sát trượt hay ma sát loại 1; 

- ma sát lăn hay là ma sát loại 2; 

- ma sát quay (ma sát xoay) và ma sát lăn trượt. 

Trong ngành máy, động cơ, cơ khí người ta căn cứ vào sự tham gia của chất bôi trơn giữa 

hai bề mặt ma sát để phân loại thành: - ma sát ướt (ma sát lỏng); - ma sát khô, tức là ma sát của 

hai bề mặt không được bôi trơn; - ma sát hỗn hợp gồm ma sát nửa khô và ma sát nửa ướt. 

Ma sát ướt hay ma sát lỏng là ma sát giữa hai vật thể rắn luôn có mặt một chất lỏng hay 

một vật liệu bôi trơn dạng lỏng trên bề mặt ma sát; trong loại ma sát này, sức cản chống lại 

chuyển dịch tương đối giữa hai bề mặt vật ma sát được phân cách với nhau bởi một lớp chất lỏng 

đó, sẽ bị giảm đi rất nhiều. 

Ma sát không bôi trơn (hay ma sát khô) là ma sát giữa hai vật thể rắn khi không có bất kì 

một chất hay một vật liệu bôi trơn nào trên bề mặt ma sát. 

Ma sát hỗn hợp là ma sát mà sức cản chống lại chuyển dịch tương đối giữa hai vật thể 

được phân cách với nhau bởi một lớp chất bôi trơn không còn ở trạng thái ban đầu, nên đã thay 

đổi nhiều. 

8.1.2. Sự bôi trơn 

1. Khái niệm về sự bôi trơn 

Sự bôi trơn là biện pháp và chế độ xử lí bằng các vật liệu bôi trơn đối với các chi tiết ma 

sát của máy móc, thiết bị, dụng cụ, động cơ. Các chất bôi trơn có tác dụng chủ yếu là làm giảm 

hệ số ma sát, giảm sự tăng nhiệt độ do ma sát, giảm sự mài mòn các chi tiết máy do ma sát khô 

gây ra, giảm phần năng lượng bỏ phí do phải khắc phục hiện tượng ma sát, tăng công suất hiệu 

dụng, kéo dài thời gian sử dụng và tuổi thọ của các chi tiết máy móc, thiết bị, động cơ. 

2. Nhiệm vụ của bôi trơn 

Nhiệm vụ cơ bản của sự bôi trơn là: tạo điều kiện thuận lợi cho các cụm chi tiết máy làm 


việc, làm mát bề mặt công tác, làm kín khít, tránh va đập, dập hồ quang, chống gỉ... và chủ yếu là 

chống hao mòn, hư hỏng cho chi tiết máy móc, động cơ. Để thực hiện tốt nhiệm vụ bôi trơn các 

chi tiết của máy móc, động cơ, cần phải có những biện pháp khác nhau. Nếu xem xét tổng thể, 

cần thiết phải có bốn bước thực hiện gồm thiết kế kết cấu - công nghệ - sử dụng - sửa chữa, khắc 

phục hư hỏng. 





92 











Trên thực tế, có thể sử dụng các vật liệu bôi trơn ở bốn dạng là dạng khí, dạng lỏng, dạng 

nửa rắn (dạng dẻo hoặc đặc sệt, dạng huyền phù hoặc nhũ tương) và dạng rắn. Hiện nay, để thực 

hiện việc bôi trơn, người ta thường sử dụng hai loại vật liệu bôi trơn chính, theo trạng thái tồn tại 

của chúng: 

- dầu nhờn là loại vật liệu bôi trơn ở trạng thái lỏng khi nhiệt độ môi trường trong khoảng 10 – 

15 0 C, 

- mỡ bôi trơn là loại vật liệu bôi trơn ở trạng thái đặc sệt (nửa rắn) khi nhiệt độ môi trường làm 

việc là trong khoảng 10 – 15 0 C. 

3. Yêu cầu kĩ thuật đối với việc bôi trơn 

Trong việc bôi trơn, để làm giảm lực ma sát, ngăn chặn hiện tượng mài mòn, phá hỏng bề 

mặt ma sát, cần phải có những yêu cầu kĩ thuật đối với dầu mỡ bôi trơn như sau: 

1. Dầu mỡ phải có phẩm chất tốt, bám được trên bề mặt làm việc của chi tiết máy. Điều đó thực 

hiện hai chức năng: thoả mãn tác dụng bôi trơn, biến ma sát khô thành ma sát ướt hoàn toàn. 

2. Chiều dày của lớp dầu mỡ trong các chi tiết ma sát phải luôn bảo đảm hợp quy cách; dầu mỡ 

bảo đảm chống lại các lực ma sát, áp suất nén và không bị tác dụng phá hoại bởi các điều kiện 

làm việc của động cơ máy móc. 

3. Dầu mỡ phải có khả năng lưu thông tốt, đặc biệt là độ nhớt phải ổn định trong điều kiện nhiệt 

độ thay đổi một khoảng rộng. Yêu cầu này để đảm bảo cho sự hoạt động dễ dàng của hệ thống 

bôi trơn. 

4. Dầu mỡ phải đảm bảo tính ổn định; tính chất lí - hoá của dầu mỡ không (hoặc ít) bị thay đổi, 

phá huỷ dưới tác dụng của môi trường, không bị biến chất khi gặp điều kiện nóng, lạnh, nắng, 

mưa và không khí vì như vậy sẽ gây cản trở đối với việc vận chuyển, bảo quản và sử dụng. 

5. Dầu mỡ không ăn mòn kim loại, không làm hoen rỉ bề mặt kim loại mà nó tiếp xúc. 

6. Dầu mỡ không được lẫn các tạp chất cơ học. Các tạp chất cơ học có trong dầu mỡ sẽ trở thành 

những nhân tố mài mòn, ngược lại với tác dụng giảm ma sát của dầu mỡ. 

7. Dầu mỡ phải bảo đảm cho máy móc, động cơ hoạt động tốt lên thêm trong lúc làm việc; đồng 

thời, dầu mỡ không được mang tính chất quá độc hại đối với người sử dụng. 

Để các loại động cơ, xe máy hoạt động tốt, ngoài việc phải cung cấp cho chúng những 

chủng loại nhiên liệu phù hợp thì cần có các chất bôi trơn phục vụ cho nhiệm vụ bôi trơn các chi 

tiết ma sát nữa. Việc sử dụng chất bôi trơn một cách khoa học và hợp lí theo các yêu cầu của kĩ 

thuật bôi trơn sẽ góp phần làm tăng công suất máy móc và tiết kiệm rất nhiều. 

8.2. DẦU BÔI TRƠN 

8.2.1. Dầu nhờn và sự bôi trơn 


Dầu bôi trơn – dầu nhờn, còn có nhiều tên gọi khác như dầu nhớt, dầu luyn, nhớt v.v... là 

loại vật chất, nguyên liệu dùng để bôi trơn; thường được chế tạo từ dầu mỏ, có nhiệt độ sôi khá 

cao, trên 350 0 C; có màu đen, màu lục hoặc màu nâu hung, ở trạng thái lỏng trong điều kiện bình 

thường nhiệt độ môi trường 10 – 15 0 C; nó nặng hơn nhiên liệu diesel và xăng, nhưng nhẹ hơn 

mỡ bôi trơn và nước, tỉ trọng từ 0,88 đến 0,95 , trung bình là 0,93; thành phần chính của dầu 

nhờn là các hidrocacbon và các dẫn xuất của chúng, ngoài ra còn có các hợp chất khác của oxi, 






93 










lưu huỳnh và nitơ; trong quá trình sử dụng do bị oxi hoá nên sẽ xuất hiện một số thành phần phụ 

khác như các chất keo, chất nhựa, tro, ... và lẫn thêm các tạp chất cơ học, chất hữu cơ khác... 

Dầu nhờn là loại vật liệu bôi trơn không thể thiếu được trong hoạt động của động cơ, do 

những công dụng chủ yếu sau: 

- bôi trơn các bề mặt chuyển động trượt, ma sát giữa các chi tiết máy, làm giảm ma sát, 

giảm tổn thất cơ giới... dẫn đến làm tăng hiệu suất có ích cho toàn động cơ, 

- làm giảm mài mòn, ngăn chặn tối đa sự mài mòn xẩy ra ở các nơi có những chuyển dịch 

tương đối giữa các bề mặt với tốc độ thấp, ở giữa những bề mặt chịu tải cao... 

- chống ăn mòn kim loại cho các chi tiết máy, hạn chế tối đa tác hại của các chất axit - 

một sản phẩm của quá trình đốt cháy nhiên liệu, nhất là nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu 

huỳnh cao, 

- làm mát máy, động cơ khi bôi trơn, tải bớt nhiệt ra khỏi vị trí có ma sát (vị trí xuất hiện 

sự phát sinh nhiệt trong quá trình chuyển động của các chi tiết máy), 

xilanh... 

sát. 

- làm kín các khe hở ở vị trí ma sát giữa các chi tiết máy, ví dụ cặp chi tiết piston - 

- làm sạch máy, rửa trôi các loại vẩy tróc, mùn kim loại và cặn bẩn... ra khỏi vị trí có ma 

Để cho các công dụng nêu trên được đảm bảo, yêu cầu dầu nhờn phải có thành phần và 

chẩt lượng phù hợp với nhiệm vụ bôi trơn. Dầu nhờn thương phẩm bao gồm hai hợp phần chính 

là dầu gốc (baselubes) và phụ gia (additives). Thành phần của dầu gốc chủ yếu là các phân đoạn 

dầu khoáng có nguồn gốc từ dầu mỏ và được chế biến theo công thức truyền thống; ngoài ra còn 

có thể có một số loại dầu gốc tổng hợp hoặc dầu gốc động thực vật. Phụ gia của dầu nhờn là 

những hợp chất thuộc loại chất hữu cơ, vô cơ, cơ kim... thậm chí là những nguyên tố hoá học 

được pha vào các loại dầu nhờn với nồng độ thông thường khoảng 0,01 đến 5% khối lượng; có 

thể sử dụng từng phụ gia riêng biệt hoặc hỗn hợp một số phụ gia pha trộn cho một loại dầu nhờn 

(tuỳ thuộc vào công nghệ của từng hãng dầu). 

Trong quá trình sử dụng, khai thác, vận hành động cơ, xe máy, nếu dùng đúng và hợp lí 

dầu nhờn cho công việc bôi trơn thì sẽ phát huy được những công dụng nêu trên và nâng cao 

hiệu quả công suất động cơ, kéo dài tuổi thọ của động cơ, xe máy. 

8.2.2. Các đặc tính kĩ thuật của dầu nhờn 

1. Đặc tính ổn định (hay tính bền) 

Tính năng chống lại tác dụng oxi hoá và hiện tượng biến đổi tính chất sử dụng do các 

điều kiện bên ngoài của dầu nhờn được gọi là tính chất ổn định hay đặc tính bền của dầu nhờn. 

Để đánh giá tính bền của dầu nhờn, thường sử dụng các thông số kĩ thuật như: độ ổn định 


cơ học trị số axit, trị số bazơ, độ ăn mòn, độ ổn định oxi hoá, độ ổn định nhiệt, hàm lượng tro, 

hàm lượng than cốc, cặn, lắc... 

Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất ổn định của dầu nhờn là: 

- Bản chất của dầu nhờn 





94 











Dầu nhờn, được chế biến từ dầu mỏ là chính, thường được lấy ở phân đoạn sôi cuối khá 

cao trong quá trình chưng cất dầu mỏ; quá trình oxi hoá các hợp chất hữu cơ, các hidrocacbon có 

trong dầu nhờn có thể được chia thành các giai đoạn: Giai đoạn oxi hoá các chất dễ bị oxi hoá để 

tạo thành các chất peoxit; giai đoạn các peoxit phân huỷ các chất khó bị oxi hoá, giai đoạn oxi 

hoá các chất khó bị oxi hoá bằng các oxit không bền (trong giai đoạn này các oxit không bền dễ 

nhường oxi đi và trở thành chất xúc tác chuyển oxi trong các phản ứng oxi hoá dầu nhờn), như 

thế, phản ứng xảy ra liên tục, tất cả các hidrocacbon và các hợp chất hữu cơ trong dầu nhờn đều 

có khả năng bị oxi hoá. 

Khi dầu nhờn chứa nhiều hidrocacbon loại bền, như các hidrocacbon thơm, thì tính ổn 

định tốt, ít bị oxi hoá hơn so với ankan, anken, n-ankan, n-anken, iso-ankan, ankin; còn dầu nhờn 

chứa nhiều các hidrocacbon bậc cao (bậc 2, 3)... thì tính chất ổn định kém, dễ bị oxi hoá, tạo 

nhựa, lắc, keo và phản ứng oxi hoá xẩy ra khá mạnh. Nếu dầu nhờn có chứa nhiều hợp chất của 

oxi như các axit hữu cơ, cacbonyl, xêton, ancol, andehit,... thì tính chất ổn định kém hơn rất 

nhiều, phẩm chất dầu nhờn chịu ảnh hưởng và bị giảm mạnh khi tiếp xúc với điều kiện nặng 

nhọc bên ngoài tăng. 

Trong khi sử dụng và bảo quản, do các phản ứng oxi hoá, dầu nhờn sẽ có thêm các chất 

hữu cơ chứa oxi như các oxit axit, ancol, xêton, axit... làm tăng độ axit của dầu nhờn và các sản 

phẩm oxi hoá khác như este, alđehit, nhựa... được tập hợp nhiều thêm; các chất này làm cho 

phẩm chất của dầu nhờn bị giảm sút, các sản phẩm của phản ứng hoá học đó sẽ tích tụ lại và tách 

dần ra khỏi dầu nhờn, tạo thành nhựa, lắc, cặn bám vào các chi tiết máy, làm giảm sút chất lượng 

bôi trơn của dầu nhờn. 

- Nhiệt độ (tại các vị trí làm việc của dầu nhờn) 

- Các điều kiện làm việc khác 

Dầu nhờn luôn luôn tiếp xúc với không khí, nhiệt độ và áp suất làm việc cao, môi trường 

và điều kiện làm việc có ảnh hưởng đến tính chất ổn định của dầu, cho nên đòi hỏi phải có tính 

ổn định, tính bền tốt, bảo đảm làm việc ổn định trong điều kiện khí hậu thay đổi nóng lạnh, nắng 

mưa, độ ẩm không khí cao thấp, bão gió v.v... Nếu dầu nhờn có tính ổn định cao thì khả năng sử 

dụng dầu được nâng lên, thời gian sử dụng dài hơn, ít có hại đối với các chi tiết ma sát trong 

động cơ, lâu phải thay dầu và dầu sau sử dụng dễ tái sinh hơn. Dầu nhờn có tính bền kém thường 

phải thay trước thời hạn quy định và dễ gây ra hư hỏng, sự cố cho máy móc, động cơ. 

2. Đặc tính nhớt, độ nhớt và khả năng bôi trơn, dính bám của dầu nhờn 

Đặc tính nhớt của dầu nhờn là sự ma sát nội giữa các phân tử chất lỏng trong dầu khi 

chuyển dịch dưới tác dụng của ngoại lực. Độ nhớt của dầu nhờn là một thông số kĩ thuật của đặc 

tính nhớt, nó đặc trưng cho mức độ đặc loãng, tốc độ chảy hay khả năng lưu thông, vận chuyển 

của dầu nhờn. 


Khái niệm về độ nhớt: Độ nhớt là một đại lượng vật lí đặc trưng cho lực ma sát nội của 

các phân tử trong chất lỏng. Đó là tính chất của các chất lỏng (và chất khí) chống lại sự chảy của 

chúng, tức là sự chuyển dịch của lớp này so với lớp khác trong chúng, dưới tác dụng của ngoại 

lực. 






95 










Độ nhớt có thể được biểu thị bằng độ nhớt động lực học, độ nhớt động học, độ nhớt 

riêng, độ nhớt tuyệt đối, độ nhớt tương đối, độ nhớt quy ước... Độ nhớt động lực học và độ nhớt 

động học của chất lỏng thường được xác định bằng các nhớt kế mao quản, sử dụng cách đo thời 

gian chảy của một thể tích xác định chất lỏng đó qua mao quản đã định cỡ của nhớt kế. Độ nhớt 

cũng có thể được xác định bằng nhớt kế quay, nhớt kế tự động... Có các loại độ nhớt chủ yếu 

sau: 

- Độ nhớt động lực học: . 

Độ nhớt động lực học được kí hiệu là , đặc trưng định lượng lực cản của chất lỏng (hoặc 

khí) chống lại sự chuyển dịch các lớp của nó. 

Trong hệ SI, đơn vị của độ nhớt động lực học là Pascan - giây (Pa.s) bằng độ nhớt động 

lực học của môi trường mà ứng suất tiếp tuyến bằng 1 Pa (chảy tầng và khi hiệu số vận tốc của 

các lớp cách nhau 1m theo đường pháp tuyến với phương của vận tốc 1 m.s -1 ). Trong hệ CGS, 

đơn vị của độ nhớt động lực học là Poazơ (P), trong hệ MKS là kgf.s.m -2 . Trong các tài liệu khoa 

học, thường có các đơn vị của độ nhớt động lực học sau: 1 P = 1 đin.s.cm -2 = 1 g.cm -1 .s -1 = 

0,1 N.s.m -2 = 0,1 Pa.s. 

1 cP = 10 -3 N.s.m -2 = 10 -3 Pa.s = 1 mPa.s. 

1 kgf.s.m -2 = 9,80665 N.s.m -2 = 9,80665 Pa.s. 

và như thế, độ nhớt động lực học được tính theo công thức sau (8.2) 

= 

F. 

H 

S . v 

trong đó: - độ nhớt động lực học 

S - diện tích lớp dầu tiếp xúc 

. (đơn vị P; hoặc đin.s.cm -2 ; hoặc g.cm -1 .s -1 ) (8.2) 

F - lực tác dụng lên lớp dầu nhờn 

H - khoảng cách giữa hai lớp dầu 

v - vận tốc chuyển dịch tương đối giữa hai lớp dầu nhờn. 

Độ nhớt động học tính bằng Poase (P) và centiPoase (cP). 

Định nghĩa về Poazơ: 1 P là trở lực tương đương với lực tác dụng làm dịch chuyển hai 

lớp chất lỏng diện tích S = 1 cm 2 , dịch chuyển 1 cm với tốc độ chuyển dịch tương đối là v = 1 

cm.s -1 . 

- Độ nhớt động học: 

Độ nhớt động học kí hiệu là , là tỉ số giữa độ nhớt động lực học với khối lượng riêng 

của chất lỏng (hoặc khí) ở cùng một nhiệt độ và áp suất xác định. 

= 

 

 

trong đó: - khối lượng riêng của chất bôi trơn, tính bằng g.cm -3 . 


- độ nhớt động lực học tính bằng cPa.s. 

(8.3) 

Trong hệ SI, đơn vị của độ nhớt động lực học là mét vuông trên giây (m 2 .s -1 ) đó là độ 

nhớt động lực khi độ nhớt động lực học của môi trường (dầu nhờn) có khối lượng riêng 1 kg.m -3 

bằng 1 Pa.s. Trong hệ CGS, đơn vị của độ nhớt động học là stoc (cm 2 .s -1 ) viết tắt là st.; ước số 

hay dùng là cst (centi-stoc). 





96 











- Độ nhớt qui ước: t q 

Độ nhớt qui ước của một chất lỏng, kí hiệu q, là độ nhớt được biểu thị bằng các đơn vị 

qui ước đo được trên các nhớt kế khác nhau. Theo tiêu chuẩn của Nga, độ nhớt qui ước t q được 

đo bằng nhớt kế Engler, là tỉ số giữa các thời gian chảy ra khỏi nhớt kế của 200 ml sản phẩm dầu 

thử nghiệm (hoặc nhiên liệu, dầu nhờn, hoặc dung dịch chất lỏng) ở nhiệt độ đem thử và của 200 

ml nước cất ở 200 o C, hoặc là nói một cách khác, q là tỉ số giữa thời gian chảy của 200 ml sản 

phẩm dầu nhờn đem thử với trị số nước của nhớt kế. Giá trị của tỉ số này biểu thị trị số của độ 

t 

nhớt qui ước. Độ nhớt qui ước ở nhiệt độ t (oC) được kí hiệu bằng (thường kí hiệu là Et , tính 

bằng Engler) với đơn vị là o E (hay là theo Nga: o BY). 

trong đó 

t 

q 

= = E 

(8.4) 

t 

q 

 

t 

H2O 

20 

0 

C 

- độ nhớt qui ước của dầu nhờn ở nhiệt độ t 0 C. 

t – thời gian chẩy của 200 ml dầu nhờn qua nhớt kế ở t 0 C. 

H2O 

20 

0 

C 

- thời gian chẩy của 200 ml nước cất qua nhớt kế ở 20 0 C. 

Ngoài ra, trên thế giới còn sử dụng một số đơn vị đo độ nhớt như giây Seybolt - 

Universal (“SU), giây Seybolt - Furol (“SF), giây Red wood (“R), giây Red wood - Armiral 

(“RA), độ Barbe ( o B) và giây Seybolt (“S, cũng viết kí hiệu là sS hoặc secS). Tất cả các độ nhớt 

này đều được đo bằng thời gian chảy của một lượng dầu nhờn xác định, qua lỗ đo tiêu chuẩn của 

ống nhỏ giọt nhớt kế. 

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của dầu nhờn là nhiệt độ T, áp suất P, điều kiện làm 

việc và bản chất dầu nhờn. 

- Yếu tố thứ nhất ảnh hưởng đến độ nhớt của dầu nhờn là nhiệt độ T. 

Yếu tố có ảnh hưởng rõ rệt nhất đến độ nhớt của dầu nhờn và các nhiên liệu lỏng là nhiệt 

độ T, sự biến đổi độ nhớt của dầu nhờn theo nhiệt độ là một tính chất rất quan trọng cho việc sử 

dụng dầu nhờn vào mục đích bôi trơn. Mối quan hệ độ nhớt - nhiệt độ được thể hiện thông qua 

hệ số nhớt - nhiệt (K) và chỉ số độ nhớt (CSN). 

Hệ số nhớt - nhiệt K vừa đặc trưng cho đường cong nhớt - nhiệt, vừa đặc trưng cho phẩm 

chất của dầu nhờn, công thức chung để tính hệ số nhớt nhiệt là: 

K 

 

t 

− 

t1 

t2 

− t 

= 

(8.5) 

 

t 

trong đó: t1, t2, t là các nhiệt độ trong khoảng nghiên cứu t1 < t < t2 

 

t 1 

, 

t 2 

là các độ nhớt của dầu nhờn ở các nhiệt độ tương ứng. 

, t 


Cùng với việc sử dụng các hệ số nhớt - nhiệt K, người ta còn dùng đại lượng “chỉ số độ 

nhớt” theo Dine và Dewis. “Chỉ số độ nhớt” (viết tắt là CSN) là đại lượng đặc trưng cho mức độ 

thay đổi độ nhớt của dầu nhờn theo nhiệt độ. CSN được biểu thị theo đơn vị qui ước. CSN của 

dầu nhờn thử nghiệm được tính theo công thức (8.6) hoặc xác định theo toán đồ: 

q 






97 







CSN = 

L 

L 

− M 

(8.6). 

− H 




trong đó: M - độ nhớt dầu nhờn thử nghiệm ở 37,8 0 C (tức là ở 100 o F) (tính bằng “S). 

L - Độ nhớt (tính bằng “S) của loại dầu nhờn có thuộc tính độ nhớt - nhiệt độ kém (CSN = 

0), nhưng khi ở 98,8 0 C nó có độ nhớt bằng độ nhớt của dầu nhờn thí nghiệm ở cùng nhiệt độ 

này. 

H - Độ nhớt (tính bằng “S) của loại dầu nhờn có thuộc tính độ nhớt - nhiệt độ cao (CSN = 

100), nhưng khi ở 98,8 0 C nó có độ nhớt bằng độ nhớt của dầu nhờn thí nghiệm ở cùng nhiệt độ 

này. 

thấp. 

Các loại dầu nhờn có CSN cao hơn là loại có chất lượng tốt hơn so với dầu nhờn có CNS 

- Yếu tố thứ hai ảnh hưởng đến độ nhớt của dầu nhờn là áp suất P. 

tăng lên. 

trong đó: 

Khi tăng áp suất tác dụng lên dầu nhờn, thì độ nhớt của tất cả các loại dầu nhờn đều bị 

Tác giả Gurvich đã đưa ra công thức để tính sự tăng độ nhớt khi tăng áp suất sau: 

p = o (1 + aP) (8.7). 

p - độ nhớt động học ở áp suất P, cst. 

o - độ nhớt động học ở áp suất khí quyển, cst. 

a – hệ số thực nghiệm, bằng 0,001. 

- Các yếu tố ảnh hưởng khác là điều kiện làm việc và bản chất dầu nhờn 

Các trạng thái bôi trơn và điều kiện làm việc cũng có ảnh hưởng đến độ nhớt của dầu 

nhờn, đó là các dạng ma sát ngoài như ma sát trượt, ma sát lăn, ma sát lăn trượt... và các điều 

kiện bôi trơn của dầu nhờn trong động cơ, máy móc thiết bị như: - nhiệt độ của máy và của bề 

mặt cần bôi trơn; - áp suất làm việc trên bề mặt bôi trơn; - tốc độ và phương thức chuyển động 

của các bề mặt cọ sát; - trạng thái bề mặt, bản chất và cơ cấu vật liệu làm nên bề mặt cọ sát. 

Bản chất của dầu nhờn cũng có ảnh hưởng đến độ nhớt, có một thông số kĩ thuật thể hiện 

mối quan hệ độ nhớt - bản chất dầu nhờn là hằng số độ nhớt - trọng lượng. 

Hằng số độ nhớt - trọng lượng biểu thị mối quan hệ giữa độ nhớt và tỉ trọng, đó là chỉ 

tiêu về thành phần hoá học của dầu nhờn. Hằng số này không được sử dụng rộng rãi do nó không 

đủ nhạy trước sự thay đổi về bản chất và chất lượng dầu nhờn. 

3. Một số chỉ tiêu đặc trưng của dầu nhờn 

Một số chỉ tiêu chất lượng, thông số kĩ thuật khác có thể giúp cho việc đánh giá về thành 

phần và chất lượng của dầu nhờn khi sử dụng, đó là các thông số kĩ thuật và chỉ tiêu chất lượng 


sau: 

- Trị số axit (TAN) và trị số kiềm tổng (TBN), 

- Nhiệt độ chớpcháy cốc hở, 

- Nhiệt độ đông đặc hay nhiệt độ vẩn đục 

- Hàm lượng nước và tỉ trọng, 





98 











- Lượng cặn không tan và hàm lượng tro, 

- Mức độ ăn mòn tấm đồng (Cu) hoặc tấm chì (Pb), 

- Màu sắc cảm quan... 

8.2.3. Phân loại dầu bôi trơn 

Dầu nhờn có rất nhiều chủng loại và nhãn hiệu phân biệt khác nhau bởi những yêu cầu kĩ 

thuật rất riêng của từng loại. Hiện nay dầu nhờn thường được chia thành hai nhóm chính là: 

- Nhóm 1: Dầu nhờn chủ yếu để bôi trơn, gồm có dầu bôi trơn động cơ, dầu bôi trơn công nghiệp 

và thiết bị, dầu truyền động (dầu bôi trơn bánh răng), dầu xilanh (dầu bôi trơn nhóm xilanh - 

xecmăng - piston), dầu nhờn tuabin, dầu nhờn máy nén, dầu nhờn máy lạnh... 

- Nhóm 2: Dầu không để bôi trơn mà chủ yếu dùng cho các mục đích khác, bao gồm dầu biến 

thế, dầu thuỷ lực (truyền lực bằng thể lỏng), dầu bảo quản (chống gỉ sét cho các chi tiết kim 

loại), dầu kĩ thuật (dùng trong gia công kim loại), dầu chân không (dùng cho việc tạo môi trường 

có áp suất thấp), dầu khoáng trắng (dùng trong y tế, mĩ phẩm)... 

Theo hệ thống phân loại chung, thường có ba kí hiệu cho ba loại dầu nhờn là: 

- Dầu nhờn loại thường là dầu nhờn cơ sở (dầu khoáng) không chứa các chất phụ gia, chất thêm 

hoặc dầu có chứa các chất thêm tăng nhớt và hạ điểm đông, dùng cho các động cơ xăng, động cơ 

diesel làm việc trong điều kiện vận hành nhẹ nhàng, kí hiệu RT. 

- Dầu nhờn loại chất lượng cao là dầu nhờn có chứa các chất phụ gia chống oxi hóa, chống ăn 

mòn, dùng cho các động cơ làm việc trong điều kiện cường độ vận hành trung bình, chống ăn 

mòn tốt cho các loại bạc trục làm bằng các loại hợp kim đồng - chì hoặc bạc - đồng v.v..., kí hiệu 

PT (loại đặc biệt) 

- Dầu nhờn loại Heavy - duty là dầu nhờn có chứa phụ gia là các chất tẩy rửa chống oxi hóa và 

chống ăn mòn, dùng cho các động cơ làm việc trong điều kiện cường độ vận hành nặng nhọc, sử 

dụng nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu huỳnh cao, nó trung hoà được các axit xuất hiện trong 

quá trình làm việc của động cơ và giảm khả năng tạo cặn, thường kí hiệu là HD hoặc HDT. 

Một số kí hiệu về điều kiện sử dụng được qui định bằng chữ như sau: 

- Dầu nhờn dùng cho động cơ xăng kí hiệu chữ đầu là M (moto), dầu nhờn dùng cho 

động cơ diesel kí hiệu chữ đầu là D (diesel) 

- Điều kiện làm việc nhẹ nhàng kí hiệu là L, làm việc trung bình vừa phải là M, làm việc 

nặng nhọc, khó khăn là S và làm việc đều ở trạng thái chuyển động và trạng thái dừng (xe) kí 

hiệu là G 

DL, DG. 

Như vậy ta sẽ các loại dầu nhờn dùng cho hai loại động cơ: MS, MM, ML và DS, DM, 

Trên thị trường hiện nay, việc phân loại dầu nhờn động cơ theo hệ thống tiêu chuẩn của 


các tổ chức chuyên môn SAE - ASTM - API được sử dụng khá phổ biến. Cách phân loại này do 

Hiệp hội Kĩ sư ôtô - SAE (Society of Automotive Engineers), Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu 

Hoa Kì - ASTM (American Society for Testing and Materials) và Viện Dầu mỏ Hoa Kì - API 

(The America Petrolium Institute) soạn thảo; được công bố năm 1971. Trong bảng phân loại 






99 










người ta dùng các kí hiệu bằng chữ; những kí hiệu này đặc trưng đồng thời các tính chất sử dụng 

dầu môtơ và các chế độ sử dụng động cơ. Hệ thống phân loại này chia dầu nhờn thành hai nhóm: 

- Nhóm 1 là các loại dầu nhờn dùng cho động cơ xăng hay động cơ đốt cháy cưỡng bức với chữ 

S ở đầu, (dầu nhờn theo cấp bảo dưỡng - Service Oils) gồm các loại SA, SB, SC, SD.... 

Kí hiệu SA là dầu nhờn sử dụng cho động cơ xăng và động cơ diesel trong điều kiện vận 

hành nhẹ, không yêu cầu phải dùng dầu nhờn chứa chất phụ gia. Trong dầu nhờn có thể chỉ chứa 

chất thêm hạ điểm đông và chất thêm chống sủi bọt. 

Kí hiệu SB là dầu nhờn sử dụng cho động cơ xăng có tải trọng không lớn; yêu cầu sử 

dụng dầu nhờn chứa một lượng không lớn chất phụ gia. Các loại dầu nhờn như vậy đựơc sử dụng 

từ những năm 1930 đều có các tính chất chống xước, chống oxi hóa và chống ăn mòn. 

Kí hiệu SC là dầu nhờn sử dụng cho động cơ xăng ôtô làm việc trong điều kiện theo bảo 

hành của nhà máy chế tạo động cơ. Yêu cầu sử dụng các loại dầu nhờn có giới hạn nhất định 

đảm bảo chống tạo cặn ở nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao, chống mài mòn và ăn mòn điện hóa các 

chi tiết của động cơ. 

Kí hiệu SD là dầu nhờn sử dụng động cơ xăng xe ôtô làm việc trong điều kiện bảo hành 

của nhà máy chế tạo động cơ. Yêu cầu sử dụng các loại dầu nhờn bảo đảm chống tạo cặn nhiệt 

độ cao và nhiệt độ thấp, chống ăn mòn, ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học các chi tiết của động 

cơ, có chất lượng cao hơn loại dầu nhờn SC và có thể thay thế dầu nhờn SC. 

Kí hiệu SE là dầu nhờn sử dụng động cơ xăng làm việc trong điều kiện rất nặng nhọc. 

Yêu cầu sử dụng các loại dầu nhờn có tính chất chống oxi hóa và chống ăn mòn cao, các tính 

chất chống han gỉ và chống tạo muội tốt, đồng thời có độ bền cao, chống tạo cặn nhiệt độ thấp. 

Các loại dầu nhờn với các kí hiệu tiếp theo, đã có trên thị trường, là SF, ..., SJ, SK... 

- Nhóm 2 là các loại dầu nhờn dùng cho động cơ diesel hay động cơ tự cháy (nén cháy) với chữ 

C ở đầu (dầu nhờn thương phẩm - Commercal Oils), gồm các loại CA, CB, CC, CD... 

Kí hiệu CA là loại dầu nhờn sử dụng cho động cơ diesel không có tăng áp trong điều kiện 

vận hành từ nhẹ đến trung bình, làm việc bằng nhiên liệu diesel ít lưu huỳnh. Có thể cho cả động 

cơ xăng làm việc trong điều kiện vận hành nhẹ. Yêu cầu sử dụng các loại dầu nhờn đảm bảo 

chống ăn mòn cho các ổ trục và chống tạo cặn ở nhiệt độ cao. 

Kí hiệu CB là loại dầu nhờn sử dụng cho động cơ diesel không có tăng áp trong điều kiện 

vận hành từ nhẹ đến trung bình, làm việc bằng nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu huỳnh cao. Có 

thể cho cả động cơ xăng làm việc trong điều kiện vận hành nhẹ (xe máy). Yêu cầu sử dụng các 

loại dầu nhờn đảm bảo chống ăn mòn ở trục và không tạo cặn ở nhiệt độ cao. 

Kí hiệu CC là loại dầu nhờn sử dụng cho động cơ diesel có tăng áp không lớn lắm trong 

điều kiện vận hành từ trung bình đến nặng. Bao gồm cả một số động cơ xăng làm việc trong điều 


kiện vận hành nặng nhọc, yêu cầu sử dụng các loại dầu nhờn đảm bảo chống tạo cặn nhiệt độ cao 

trong động cơ, đồng thời đảm bảo chống ăn mòn điện hóa, ăn mòn hóa học và tạo cặn nhiệt độ 

thấp trong động cơ xăng. Những dầu nhờn loại này được dùng cho các động cơ diesel lắp trên 

ôtô tải loại nặng, trong các thiết bị công nghiệp, xây dựng, trong các máy kéo cũng như trong các 

động cơ tàu thủy. 





100 











Kí hiệu CD là loại dầu nhờn sử dụng cho động cơ diesel công suất cao, có số vòng quay 

lớn có tăng áp, yêu cầu kiểm tra chặt chẽ về sự mài mòn và tạo cặn cacbon. Yêu cầu sử dụng các 

loại dầu nhờn bảo đảm chống được sự mài mòn ở trục, chống tạo cặn nhiệt độ cao trong động cơ 

diesel làm việc bằng các nhiên liệu có chất lượng rất khác nhau. 

Các loại dầu nhờn của nhóm 2 tiếp theo, đã có trên thị trường là: CE, ..., CH, CK... 

8.2.4. Những vấn đề về sử dụng dầu nhờn 

1. Những yêu cầu trong sử dụng dầu nhờn 

Việc sử dụng dầu nhờn làm vật liệu bôi trơn cho các chi tiết ma sát nhằm giảm lực ma 

sát, chống hao mòn, mài mòn và hư hỏng chi tiết, thiết bị đòi hỏi phải có những yêu cầu kĩ thuật 

chung: 

- Phải có phẩm chất tốt, tính ổn định cao, tính nhớt phù hợp, dính bám tốt. 

- Đảm bảo chiều dày lớp dầu trong chi tiết ma sát hợp quy cách. 

- Có khả năng lưu thông tốt và độ nhớt ổn định trong khoảng nhiệt độ làm việc. 

- Không ăn mòn kim loại, không làm hoen rỉ bề mặt kim loại mà nó tiếp xúc. 

- Không có lẫn các tạp chất cơ học khi đưa vào làm nhiệm vụ bôi trơn. 

- Bảo đảm cho động cơ, máy móc hoạt động tốt hơn trong khi làm việc. 

2. Những nguyên tắc chung trong sử dụng dầu nhờn 

Việc sử dụng dầu nhờn cho các mục đích bôi trơn máy, động cơ, các chi tiết, thiết bị cần 

được tiến hành theo những nguyên tắc chung thông qua các bước sau: 

- Kiểm tra dầu nhờn. Trước khi đưa dầu nhờn vào sử dụng, ta phải kiểm tra tất cả các tính chất 

sử dụng, đặc tính kĩ thuật của các yêu cầu về dầu nhờn dùng cho công tác vận hành, khai thác 

các thiết bị, động cơ, máy móc đang hoạt động. 

- Sử dụng dầu nhờn trong vận hành. Sau khi đã kiểm tra tất cả các tiêu chuẩn thông số kĩ thuật 

theo thực tế và lí thuyết hướng dẫn, việc sử dụng dầu nhờn trong vận hành động cơ, máy móc 

cần tuân theo những nguyên tắc yêu cầu sau đây: 

- Trong vận hành sử dụng thiết bị, động cơ, máy phải luôn luôn bảo đảm cho các vị trí ma 

sát được bôi trơn bằng dầu nhờn một cách liên tục, đều và đúng quy cách. 

- Chú trọng những hỏng hóc thường gặp, phát hiện và sữa chữa kịp thời mọi sự cố kĩ 

thuật trong vận hành sử dụng dầu bôi trơn. Kiểm tra không định kì các thông số kĩ thuật của hệ 

thống dầu nhờn, hoạt động của động cơ liên tục. 

Để vận hành, khai thác an toàn và có hiệu quả, cần phải chú ý những thay đổi đột ngột 

hoặc những biến đổi chậm nhưng rõ nét trong quá trình sử dụng dầu nhờn. Phải tuân thủ những 

quy định hướng dẫn sử dụng của nhà thiết kế và chế tạo máy, động cơ khi sử dụng dầu nhờn 


trong vận hành và khai thác. 

- Bảo quản giữ gìn và tiết kiệm dầu nhờn. Công tác tiết kiệm dầu nhờn đòi hỏi người sử dụng 

vừa có trình độ chuyên môn giỏi, vừa có ý thức tôn trọng luật thực hiện những nguyên tắc yêu 

cầu hướng dẫn sử dụng đã được đặt ra. Việc tiết kiệm dầu nhờn là một công việc rất quan trọng 

trong quá trình khai thác hệ động lực một cách kinh tế, hiệu quả; lí do là dầu nhờn đắt tiền hơn 






101 










các nhiên liệu khác; muốn đạt được yêu cầu tiết kiệm dầu nhờn, cần thực hiện tốt những nguyên 

tắc sử dụng dầu nhờn đã nêu. 

3. Sử dụng đặc tính nhớt của dầu nhờn 

Trong quá trình sử dụng dầu nhờn động cơ, một vấn đề rất cần chú ý là phải chọn và 

dùng dầu nhờn có độ nhớt phù hợp yêu cầu đòi hỏi của nhà chế tạo động cơ, máy móc. Nếu sử 

dụng sai độ nhớt thì sẽ gặp phải nhều phiền toái và tác hại rất lớn cho hệ động lực, động cơ. 

trơn. 

Nhược điểm do dùng độ nhớt của dầu nhờn động cơ bị sai yêu cầu. 

Ta xét hai trường hợp chủ yếu về độ nhớt của dầu nhờn không phù hợp với yêu cầu bôi 

1. Trường hợp thứ nhất, độ nhớt của dầu nhờn quá lớn so với yêu cầu bôi trơn của động cơ, thiết 

bị, máy móc sẽ làm xuất hiện những nhược điểm, ảnh hưởng xấu tới hoạt động của hệ động lực 

như sau: 

- động cơ, máy móc, thiết bị tiêu hao một phần năng lượng để khắc phục chính trở lực của dầu nhờn 

(có độ nhớt quá cao làm cho lực ma sát F lớn), do đó ảnh hưởng nhiều công suất của động cơ. 

- động cơ lúc bắt đầu khởi động sẽ phải chịu một phụ tải rất lớn, đòi hỏi công khởi động lớn hơn 

bình thường nhiều lần. Sự ảnh hưởng này là do lúc khởi động nhiệt độ máy còn thấp, dầu còn lại 

trên bề mặt ma sát ít mà độ dính bám cao trở lực của dầu nhờn lớn, sức cản nhiều; độ nhớt cao làm 

dầu nhờn khó lưu thông trên bề mặt ma sát vì thế chậm được bôi trơn, động cơ trở nên “nặng”. 

- việc làm mát cho toàn hệ động lực bị chậm và kém; độ nhớt quá lớn dầu nhờn khó tuần hoàn, 

làm chậm quá trình trao đổi nhiệt, toả nhiệt ra ngoài kém. 

- sự bôi trơn như thế không hoàn hảo, dễ bị chuyển từ ma sát ướt sang ma sát nửa khô và khả 

năng bôi trơn của dầu nhờn bị giảm sút, không đủ các điều kiện của tính chất bôi trơn. 

2. Trường hợp thứ hai, độ nhớt của dầu nhờn quá nhỏ so với yêu cầu bôi trơn sẽ làm xuất hiện 

những nhược điểm: 

- độ nhớt quá nhỏ thì khả năng dính bám lên bề mặt ma sát kém, dầu nhờn dễ bị đẩy ra ngoài bề 

mặt ma sát gây ra mất dầu, có mài mòn thiết bị, chi tiết động cơ, và làm tăng hệ số ma sát, tăng 

lực ma sát, áp suất dầu nhờn bị tụt thấp. 

- khả năng làm kín của dầu nhờn kém, cùng với khả năng dính bám kém sẽ không lấp đầy những 

mấp mô tế vi cần thiết, nhất là khe hở giữa các chi tiết bộ phận ma sát đã bị mài mòn nhiều, có 

hiện tượng bị “dơ” và không còn tác dụng bôi trơn. 

- độ nhớt quá nhỏ sẽ ảnh hưởng đến sự đốt cháy của nhiên liệu trong xilanh, bởi vì dầu nhờn dễ 

dàng lọt vào buồng (xilanh) đốt và bị phân huỷ cùng nhiên liệu trong hành trình công tác. 

- sự bôi trơn như thế sẽ không hoàn hảo, dễ bị chuyển từ ma sát ướt sang ma sát nửa ướt và dầu 

nhờn như vậy cũng không đủ các điều kiện của tính chất bôi trơn. 


Việc sử dụng dầu nhờn vào nhiệm vụ bôi trơn đòi hỏi độ nhớt của dầu phải đúng yêu cầu 

từ đó mới bảo đảm về khả năng dính bám, nguyên lí làm nhờn và khả năng bôi trơn của dầu 

nhờn, đáp ứng những chức năng yêu cầu của sự bôi trơn. 

Trong khi sử dụng các loại dầu nhờn, phải căn cứ vào các điều kiện làm việc cụ thể, vào tình 

trạng kĩ thuật của từng loại chi tiết, thiết bị, động cơ để chọn lựa dầu nhờn có độ nhớt cho thích hợp. 





102 











8.3. MỠ BÔI TRƠN 

8.3.1. Khái niệm về mỡ bôi trơn 

Mỡ bôi trơn là một loại vật liệu bôi trơn, thể đặc nhuyễn, nặng hơn dầu nhờn, nó có khả 

năng làm giảm hệ số ma sát xuống nhiều lần (nhưng so với dầu nhờn thì giảm hệ số ma sát này 

vẫn kém hơn), tỉ trọng của mỡ bôi trơn thường được tính bằng 1,00. 

Trong hoá học, mỡ là sản phảm của nguồn động vật hoặc thực vật, dạng đông rắn ở nhiệt 

độ thường, và gồm hỗn hợp glixerit hỗn tạp có mạch thẳng chủ yếu là hidrocacbon no. Tuy 

nhiên, cũng có loại sản phẩm được gọi là mỡ khoáng, mặc dầu chúng đều là các hỗn hợp của các 

hiđrocacbon. 

Trong công nghiệp chế tạo và sử dụng máy, dụng cụ; trong hoá học dầu mỏ, kĩ thuật chế 

biến và sử dụng nhiên liệu - dầu - mỡ - chất thêm - hoá chất, người ta gọi mỡ là vật liệu bôi trơn 

mà bản chất là hỗn hợp chất bôi trơn, khoáng dạng nhão với axit oleic. Còn mỡ từ dầu mỏ là chất 

bôi trơn nửa rắn, chế biến được bằng cách hõn hợp theo tỉ lệ xác định giữa xà phòng và dầu bôi 

trơn tinh chế. 

Mỡ bôi trơn được chế tạo bằng cách trộn dầu - phần cuối cùng của các phân đoạn chế hoá 

dầu mỏ như dầu nhờn, atphan... với sáp hay xà phòng - các chất làm đặc - ở nhiệt độ cao, ngoài 

ra còn có pha thêm một lượng thuốc biến tính - chất thêm - nhất định. Vậy thành phần của mỡ 

gồm dầu nhờn khoáng chưng cất ở phân đoạn sôi cuối cao và chất làm đặc. 

Mỡ sau khi pha chế xong, để nguội, cán đều sẽ bóng và mịn, có thể có dạng hạt; màu của 

mỡ có thể thay đổi từ vàng sáng đến nâu sẫm hoặc đen. 

1. Thành phần của mỡ bôi trơn gồm có dầu khoáng và chất làm đặc. 

Dầu khoáng là thành phần chủ yếu trong mỡ, nó chiếm khoảng 70 – 80% thành phần mỡ. 

Dầu khoáng sẽ qui định các đặc tính kĩ thuật của mỡ, lượng dầu khoáng nhiều hay ít còn phụ 

thuộc vào loại chất làm đặc. Nếu hợp chất làm đặc gốc xà phòng thì dầu nhờn khoáng chiếm 

khoảng 80%, nếu hợp chất làm đặc gốc sáp thì dầu nhờn khoáng chiếm khoảng 70%. 

Chất làm đặc trong mỡ bôi trơn có tác dụng định hình mỡ và chia làm 2 loại. 

- Chất làm đặc gốc xà phòng. Người ta điều chế bằng cách, cho các hiđroxit kim loại như NaOH, 

Ca(OH)2, KOH, LiOH, Al(OH)3 v.v... tác dụng với các axit béo như axit steanic C17H35COOH 

tạo thành các xà phòng làm chất kết dính cho mỡ bôi trơn; ví dụ: 

axit stearic + nari hiđroxit stearat natri (xà phòng Na) 

C17H35COOH + NaOH C17H35COONa + H2O 

Nếu ta dùng hiđroxit của kim loại nào thì ta có mỡ của kim loại đó, như NAOH cho mỡ 

Natri (gọi chính xác là mỡ dùng làm đặc xà phòng natri). Al(OH)3 cho mỡ nhôm, ... Những chất 

làm đặc này có yều cầu nhất thiết là phải không bị chảy ở nhiệt độ cao và phải trải qua trạng thái 


dẻo trước khi sang trạng thái lỏng, nhỏ giọt. 

- Chất làm đặc gốc sáp. Các chất gốc sát là sản phẩm của hiđrocacbon có phân tử lớn ở thể rắn; 

các loại chất làm đặc gốc sáp này cũng được chia thành hai loại là các hợp chất paraphin - có 

nhiệt độ nóng chảy thấp, và các hợp chất ôzôkerit - có nhiệt độ nóng chảy cao. 






103 










Chất làm đặc mỡ là pha phân tán của mỡ bôi trơn, tạo nên khung cấu trúc dung tích lớn 

giữ môi trường phân tán (dầu nhờn lỏng) lại trong mạng và làm cho mỡ bôi trơn có tính dẻo. 

Người ta dùng xà phòng của các axit béo bậc cao, xeresin, paraphin, petrolatum, sét bentronit, 

silicagen v.v.... làm chất làm đặc mỡ. 

2. Những công dụng chính của mỡ bôi trơn 

Mỡ bôi trơn luôn có công dụng chủ yếu sau đây được ứng dụng cho công việc bôi trơn: 

- làm nhờn và bôi trơn bề mặt ma sát, do đó làm giảm hệ số ma sát, hạn chế tốc độ mài mòn của 

các chi tiết máy. 

- bảo vệ và chống han gỉ cho các chi tiết, bộ phận máy, tách biệt bề mặt kim loại với môi trường. 

- góp phần làm kín khít một số bộ phận, chi tiết máy. 

Ưu điểm chính của việc dùng mỡ bôi trơn là đối với các bộ phận máy không thể dùng 

dầu nhờn dể bôi trơn được (ví dụ không dẫn dầu nhờn vào liên tục được, không chấm dầu được) 

thì người ta dùng mỡ bôi trơn để thay thế các nhiệm vụ của dầu nhờn. 

8.3.2. Đặc tính kĩ thuật của mỡ bôi trơn 

1. Tính ổn định 

Tính chất ổn định của mỡ là khả năng giữ được tính chất và trạng thái ban đầu khi sử 

dụng của mỡ bôi trơn. Tính ổn định của mỡ phải biểu hiện được ba tính chất: chịu được nhiệt độ 

cao (nóng), nước, giữ vững mạng lưới tổ ong, không bị vón thành cục và có tính ổn định hoá 

học. 

Mỡ bôi trơn là hỗn hợp của dầu nhờn khoáng với xà phòng hay sáp. Thành phần sáp hay 

xà phòng là thành phần chính tạo nên mạng lưới tổ ong trong mỡ sáp hay xà phòng thường có 

thành phần hoá học có chứa nhóm gốc axit hữu cơ -COOH, gốc xêton, gốc andehit –CHO, v.v... 

; các nhóm gốc này có chứa các tác nhân có độ âm điện cao, nó dễ dàng liên kết thành mạg lưới 

ở thể keo, biểu hiện rõ nhất là ở loại sáp vazơlin. Dầu nhờn khoáng khi được pha trộn với sáp 

hay xà phòng sẽ nằm gọn trong mạng lưới bảo vệ nói trên, do vậy, hỗn hợp này có bền vững hay 

không chính là do mạng lưới dạng tổ ong (hay mạng lưới cho thể keo) quyết định. 

Khi mạng lưới tổ ong bền vững, mỡ bôi trơn sẽ có tính ổn định nhiệt, ổn định nước, ổn 

định oxi hóa và hoá học cao, khó bị phá huỷ, chịu được các điều kiện làm việc và chịu được 

nhiệt độ, sự oxi hoá của môi trường. Khi mạng lưới tổ ong kém bền vững, nó dễ bị phá huỷ, tính 

ổn định đối với nhiệt nước, oxi hóa, hoá học, cơ học đều kém; dầu nhờn trong mỡ sẽ từ các mạng 

lưới bị phá vỡ này thoát ra ngoài, còn để trơ lại sáp hay xà phòng tự liên kết lại, vón thành cục 

lổn nhổn. Tính ổn định mạng lưới tổ ong của mỡ bôi trơn rất quan trọng, nó quyết định đến bản 

chất lí hoá của mỡ cũng như đến các tính chất sử dụng khác. 

2. Độ nhỏ giọt và độ xuyên kim 


Độ nhỏ giọt hay nhiệt độ nhỏ giọt, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt dộ chảy lỏng của mỡ bôi 

trơn là nhiệt độ tại đó mỡ bị nóng chảy, chuyển từ thể đặc, rắn sang thể lỏng; hay là nhiệt do độ 

mà mỡ ở dạng đặc chảy ra từng giọt lẻ mỡ lỏng đầu tiên. Độ nhỏ giọt biểu hiện tính ổn định 

nhiệt, chịu nóng của mỡ. 

Độ xuyên kim hay độ lún của mỡ bôi trơn đặc trưng cho tính đặc, quánh khả năng chịu 

nén, chịu tác dụng (của) lực bên ngoài cao hay thấp của mỡ bôi trơn và được đó bằng độ lún sâu 





104 











của một quả chì hình chóp nón tiêu chuẩn. Độ xuyên kim biểu hiện độ cứng hay mềm, khả năng 

mang tải và khả năng lưu thông các ống dẫn của mỡ bôi trơn. 

Độ nhỏ giọt và độ xuyên kim là hai thông số kĩ thuật chủ yếu cho phép đánh giá phẩm 

chất của mỡ bôi trơn; và chúng có liên quan với nhau mật thiết. Thông thường, loại mỡ cứng, độ 

xuyên kim nhỏ, độ lún nhỏ, độ nhỏ giọt cao sử dụng tốt cho những bộ phận máy chịu ma sát lớn 

và nhiệt độ cao; loại mỡ mềm, độ nhỏ giọt thấp, độ xuyên kim cao, sử dụng dụng tốt cho các bộ 

phận làm việc trong điều kiện tương đối nhẹ nhàng, đơn giản hơn. 

3. Hình dạng bên ngoài 

Hình dạng bên ngoài của mỡ bôi trơn cho phép đánh giá định tính về phẩm chất, chất 

lượng của (loại) mỡ đó. Mỡ tốt có bề mặt mịn, bóng, màu sắc của nó sáng và đều, đồng nhất, 

không vón cục, mỡ xấu thì màu sắc tối, bề mặt không mịn lổn nhổn và có phần vón cục, thành 

phân không ổn định, bề mặt của mỡ không bóng láng. Loại mỡ tốt thì hình dạng bên ngoài đều 

đẹp, còn loại mỡ xấu thì màu sắc không đẹp và không đều. Khi mỡ có mùi thiu đặc trưng tức là 

chất lượng đã hỏng hoàn toàn, loại này không được phép sử dụng nữa. 

8.3.3. Phân loại mỡ bôi trơn 

1. Mỡ kết cấu bằng chất làm đặc gốc xà phòng (mỡ xà phòng) 

- Mỡ natri – là loại mỡ bôi trơn được kết cấu bằng chất làm đặc là xà phòng natri; được sản xuất 

bằng cách làm đặc dâù nhờn tổng hợp hoặc dầu nhờn gốc dầu mỏ bằng xà phòng phức natri, nó 

có nhiệt độ nhỏ giọt cao (khoảng 200 o C) và độ lưu động tốt ở nhiệt độ thấp, tan trong nước. 

Thuộc loại mỡ natri, có thể kể loại mỡ konstalin, là mỡ dẻo khó nóng cháy, được dùng 

cho các bộ phận ma sát không tiếp xúc với nước; là dầu nhờn gốc dầu mỏ được làm đặc bằng các 

muối natri của các axit béo bậc cao. 

- Mỡ canxi – là loại mỡ bôi trơn kết cấu bằng xà phòng canxi, tiêu biểu là mỡ sôliđôn của Liên 

xô. Mỡ sôliđôn là các loại mỡ béo bảo quản, chịu nước chống ma sát, được sử dụng rộng rãi nhất 

và rẻ nhất. Được sãnuất bằng cách làm đặc dầu khoáng bằng xà phòng canxi đã hidrat hoá của 

các axit béo (tổng hợp hoặc tự nhiên). Chứa 1 – 3% nước; là chất ổn định cấu trúc của mỡ. Có 

hai loại sôliđôn béo và sôliđôn tổng hợp. Mỡ sôliđôn được dùng để bôi trơn các loại cụm ma sát 

rất khác nhau: ổ trục lăn, các khớp nối, các cơ cấu truyền, các hộp giảm tốc chậm kiểu bánh răng 

v.v.... 

- Mỡ liti – là loại mỡ bôi trơn kết cấu bằng xà phòng liti. Được sản xuất bằng cách làm đặc các 

chất lỏng gốc dầu mỏ hoặc các chất lỏng tổng hợp bằng liti stearat hoặc bằng hỗn hợp của liti 

stearat với xà phòng liti của dầu thầu dầu hidro hoá; được dùng rộng rãi làm mỡ nhiều tác dụng. 

- Mỡ nhôm – là loại mỡ dẻo được sản xuất bằng cách dùng chất làm đặc là các xà phòng nhôm. 

2. Phân loại mỡ bôi trơn theo đặc tính kĩ thuật 


- Độ ổn định nhiệt và tính ổn định (hay tính bền). 

- Độ xuyên kim (độ lún). 

- Tính chịu nước. 

- 3. Phân loại mỡ theo yêu cầu sử dụng 

- Mỡ bôi trơn vạn năng. 






105 










- Mỡ chống ma sát. 

- Mỡ bảo quản. 

- Mỡ cho công nghiệp. 

- Mỡ máy bơm. 

- Mỡ chuyên dùng, mỡ đặc biệt. 

- Mỡ dẻo. 

8.3.4. Hướng dẫn yêu cầu chung về sử dụng mỡ bôi trơn 

Những yêu cầu và nguyên tắc chung về sử dụng và lựa chọn mỡ bôi trơn: 

1. Trước khi làm việc trên máy, hệ thống động lực phải nắm vững điều kiện làm việc của từng hệ 

thống trong động cơ như hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trtơn, hệ thống làm mát. 

2. Nắm vững chế độ bôi trơn và nhiệm vụ bôi trơn của mỡ bôi trơn đối với từng chi tiết, bộ phận 

và thiết bị của máy, động cơ. 

3. Kiểm tra phẩm chất mỡ trước khi sử dụng, trong đó có các thông số kĩ thuật, chỉ tiêu và tính 

chất sử dụng; so sánh chúng với các thông số kĩ thuật, chỉ tiêu và tính chất sử dụng; so sánh 

chúng với các thông số lí thuyết, các đặc tính kĩ thuật của bơm hóa nghiệm; và cuối cùng là so 

sánh với yêu cầu của hướng dẫn, thiết bị, chế tạo chi tiết, bộ phận động cơ, máy đó. 

4. Kiểm tra hệ thống dầu mỡ, trình trạng máy và động cơ, các vòng bị, ổ trục các chỗ cho dầu mỡ 

trong máy khi giao ca thật cẩn thận. 

5. Bảo đảm trong bôi trơn, dầu mỡ bôi trơn phải đủ và đúng mức qui định; tại các vị trí bôi trơn 

cho bánh răng và vòng bi, dầu nhờn phải đủ 3/4 bánh răng, còn mỡ phải đạt 2/3 đến 1/2 thể tích 

thân nắp vòng bi. 

6. Trong khi đi ca, gặp phải trường hợp các chi tiết, thiết bị, bộ phận được bôi trơn phát sinh 

những hiện tượng khác thường, tiếng kêu lạ, tỏa khí cháy được thì có thể dừng máy để kiểm tra 

và xả lí kịp thời. 

7. Luôn luôn bảo đảm dầu mỡ sạch, đúng phẩm chất; bảo đảm động cơ, máy móclàm việc sạch 

sẽ, ngăn nắp trong vận hành; khi giao ca phải báo lại cho ca sau những hiện tượng và sự cố cần 

thiết để máy, động cơ hoạt động tốt. 

Tương tự như việc bôi trơn bằng dầu nhờn, khi bôi trơn bằng mỡ phải chọn và sử dụng 

đúng loại mỡ đã qui định trong tài liệu "Hướng dẫn sử dụng" đối với máy, động cơ, thiết bị, chi 

tiết, bộ phận đang sử dụng đó. Trường hợp đặc biệt phải sử dụng loại mỡ bôi trơn khác thì phải 

chọn loại mỡ có tính năng tương đương và các đặc tính gần giống với loại mỡ đã qui định. 

8.3.5. Vài phương pháp kiểm tra mỡ bôi trơn (phương pháp đơn giản) 

Phân biệt và kiểm tra mỡ bôi trơn là công việc khó khăn, muốn làm tốt phải có đầy đủ 


các thiết bị, thường chỉ có thể kiểm tra hai đặc tính ăn mòn và chịu nước một cách đơn giản như 

sau: 

1. Kiểm tra khả năng ăn mòn của mỡ bôi trơn 

Lấy một thanh thép hoặc một tấm lá đồng, đánh bóng cho bề mặt nhẵn và sáng đều, vùi 

ngập vào trong mỡ bôi trơn cần kiểm tra, khoảng 24 đến 48 giờ. Sau đó lấy thỏi thép (lá đồng) 

ra, dùng khăn mềm lau sạch và quan sát kĩ bề mặt. Nếu phẩm chất mỡ bôi trơn tốt thì trên bề mặt 





106 











tấm thử sẽ không có vết han gỉ, không có hiện tượng xuất hiện các vạch màu đen (của FeS2) hoặc 

màu xanh đồng (của CuSO4) và ánh sáng bóng bình thường; nếu khác đi thì đó là mỡ kém phẩm 

chất, khả năng ăn mòn cao. 

2. Kiểm tra tính chịu nước của mỡ bôi trơn 

Việc phân biệt tính chịu nước của mỡ bôi trơn thường được thử với hai loại là mỡ 

constalin và soliđon. Lấy hai giọt mỡ lỏng của hai loại mỡ đó lên hai tấm kính nhỏ (panen kính 

thí nghiệm) khác nhau, độ dày giọt mỡ khoảng 1 - 2 mm; ngâm cả hai tấm kính đó (có giọt mỡ 

đóng cứng dính trên kính) vào nước nóng ấm (khoảng 60 o C) trong khoảng thời gian 1 - 2 giờ. 

Sau khi lấy ra khỏi nước, tấm kính có mỡ constalin - không chịu nước (xà phòng Na) - sẽ có màu 

trắng và bị nước làm tan, chảy rữa nhòe nước; còn tấm kính có mỡ solidon - mỡ chịu nước (xà 

phòng Ca, Mg) - sẽ không bị nước làm tan chảy, vẫn giữ nguyên hình ảnh và màu ban đầu. Cũng 

có thể thử cách khác, đó là, bôi giọt mỡ cần kiểm tra lên lòng bàn tay, dàn bằng mặt mỡ, giỏ một 

ít nước lên lớp mỡ đó và xoa đều; nếu giọt mỡ bị vữa ra như bọt xà phòng và tan trong lớp nước 

thì dó là mỡ constalin (kém chịu nước), nếu không nổi bọt xà phòng thì đó là mỡ solidon (loại 

chịu nước). 

8.3.6. Các phương pháp giữ gìn và bảo quản mỡ bôi trơn 

Việc giữ gìn và bảo quản mỡ bôi trơn cần được thực hiện theo những yêu cầu sau 

1. Đối với các bộ phận, chi tiết có ma sát... phải được sử dụng đúng loại mỡ bôi trơn quy định. 

2. Bảo quản tốt tính ổn định (tính bền) của mỡ bôi trơn: vật chứa mỡ (thùng, két, xô...) phải sạch 

và có nắp đậy kín; tránh để mỡ tiếp xúc lâu với các môi trường không khí, gió mưa, nắng, bụi... 

dễ làm mỡ nhanh biến chất và sinh ra các tạp chất gây ăn mòn. 

3. Bảo quản mỡ cẩn thận, không để các tạp chất, cặn bẩn, nước, axit, bazơ, hóa chất, lưu huỳnh... 

lẫn vào mỡ; không để lẫn các loại mỡ với nhau hoặc lẫn các loại nhiên liệu, dầu nhờn khác (làm 

chảy rữa, loãng mỡ và gây biến chất). 

4. Khi dùng mỡ bôi trơn chỉ lấy vừa đủ, đựng vào vật chứa sạch và có nắp đậy kín (tránh bụi cát 

sỏi...). Không lấy tạm và dùng vật chứa bừa bãi như giấy báo, miếng tôn... để đựng mỡ. Mỡ bôi 

trơn đã lẫn cát sỏi, cặn cứng, tạp chất... thì kiên quyết không sử dụng vào việc bôi trơn nữa. Mỡ 

dùng rồi thay ra (mỡ cũ) phải được thu tập trung để tận dụng vào công việc khác như bảo quản 

các chi tiết kim loại, chống sự ăn mòn của nước biển, hoặc cho những công việc không yêu cầu 

chất lượng mỡ cao, v.v... 

5. Mỡ bôi trơn dự phòng không nên để quá lâu, chỉ nên bảo quản trong thời gian 6 đến 12 tháng, 

sau đó thay mỡ bôi trơn mới. 







107 










CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG VIII 

8.1. Khái niệm về lực ma sát, hệ số ma sát, phân loại ma sát. 

8.2. Trình bày về sự bôi trơn: khái niệm, nhiệm vụ và yêu cầu kĩ thuật của bôi trơn? 

8.3. Dầu nhờn là gì? Nêu những công dụng chủ yếu của dầu nhờn. 

8.4. Trình bày về tính bền (đặc tính ổn định) của dầu nhờn (khái niệm và các yếu tố ảnh hưởng 

đến tính bền của dầu nhờn). 

8.5. Khái niệm về độ nhớt. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của dầu nhờn. 

8.6. Trình bày ba (3) loại độ nhớt chủ yếu: độ nhớt động lực học, độ nhớt động học và độ nhớt 

quy ước (khái niệm, công thức tính, cách xác định). 

8.7. Trong quá trình sử dụng dầu nhờn cho động cơ, nếu phải sử dụng dầu nhờn có độ nhớt quá 

lớn hoặc độ nhớt quá nhỏ so với yêu cầu thì sẽ dẫn tới những ảnh hưởng gì? Giải thích? 

8.8. Trình bày về cách phân loại dầu nhờn cho hai loại động cơ xăng và động cơ diesel theo hệ 

thống tiêu chuẩn chuyên môn SAE - ASTM - API. 

8.9. Nêu những yêu cầu và những nguyên tắc chung trong sử dụng dầu nhờn. Sau một thời gian 

sử dụng, tại sao lại phải thay thế dầu nhờn cho động cơ? 

8.10. Khái niệm về mỡ bôi trơn? Thành phần và những công dụng của mỡ bôi trơn. 

8.11. Khái niệm về nhiệt độ nóng chảy và độ xuyên kim của mỡ bôi trơn. Phân tích các yếu tố 

ảnh hưởng đến độ nóng chảy và độ xuyên kim của mỡ bôi trơn. 

8.12. Nêu đặc điểm của bốn loại mỡ bôi trơn có thành phần chất làm đặc là gốc xà phòng. Trình 

bày những phương pháp kiểm tra (đơn giản, nhanh) mỡ bôi trơn về tính chất ăn mòn, tính cứng, 

mền và chịu nước của mỡ bôi trơn. 

8.13. Nêu những yêu cầu và nguyên tắc chung về sử dụng và lựa chọn mỡ bôi trơn. Trình bày 

những phương pháp giữ gìn và bảo quản mỡ bôi trơn. 






108 








CHƯƠNG IX NƯỚC 




9.1. Nước tự nhiên và các tính chất của nước 

Nước là một chất lỏng thông thường nhất, có ở nhiều nơi như biển, sông, hồ, ao, giếng... 

Nước nguyên chất là một hợp chất của hidro H và oxi O đó là chất lỏng trong suốt, không màu, 

không mùi, không vị; dưới áp suất khí quyển 1 atm (760 mmHg) nước sôi ở 100 0 C và chuyển 

sang trạng thái rắn (đông đặc) ở 0 0 C, với công thức hoá học là H2O. 

Nước luôn luôn tuần hoàn trong thế giới tự nhiên dưới tác dụng của ánh nắng mặt trời. 

Nước là dung môi của nhiều chất, hơi nước luôn luôn có trong khí quyển. Nước thiên nhiên được 

chia thành mấy loại sau: 

- nước mưa: dưới hình thức xuống mặt đất. 

- nước ngầm: nước giếng, nước mạch... 

- nước mặt đất: nước sông, suối, hồ ao v.v... 

- nước biển: là một loại nước mặt đất đặc biệt có chứa nhiều loại muối. 

9.1.1. Các chất thành phần của nước 

Nước nguyên chất được tạo bởi hai nguyên tố thành phần là hidro H và oxi O. 

Phân tử nước H2O là phân tử có góc liên kết H – O - H bằng 104 0 27’(105 0 ), độ dài của 

liên kết O – H bằng 0,99 A 0 . Cấu hình eletron của phân tử nước là: ( 

y 

) 

2 

( 

 

x 

) ( 

 

z 

lk 

s 

) 

2 

( 

lk 

z 

); nguyên tử oxi O liên kết với hai nguyên tử hidrô H bằng hai liên kết 

cấu tạo không đối xứng, phân tử nước H2O là phân tử có cực, độ dài lưỡng cực là 0,39 A 0 và có 

cực tính lớn, mômen lưỡng cực bằng 1,87D (debai). Cấu tạo đó còn cho nước H2O có sức căng 

bề mặt khá cao, ở 20 0 C bằng 72,7 ec/ cm 2 . Phân tử nước rất bền đối với nhiệt, nước bắt đầu bị 

phân huỷ ở 1000 0 C nhưng đến 2000 0 C phân huỷ chỉ khoảng 2%. 

9.1.2. Các tính chất của nước 

Những tính chất chung nhất của nước trong thế giới tự nhiên là: 

1. Tính hấp thụ nhiệt. 

2. Tính chất bay hơi. 

3. Tính chất giãn nở. 

4. Sức căng bề mặt của nước. 

5. Khả năng thẩm thấu. 

a. Tính chất lí học của nước 


1. Màu sắc, mùi, vị 

) 

2 

( 

lk 

x 

Nước nguyên chất không màu, không mùi, không vị. Nước có màu có mùi, có vị là nước 

không nguyên chất mà tiêu biểu là nước thiên nhiên. 

2. Đơn vị khối lượng và khối lượng riêng 

 

lk 

) 

2 

( 

.Do 






109 










Do những tính chất đặc biệt mà người ta đã lấy nước làm đơn vị của khối lượng. Định 

nghĩa đơn vị của khối lượng như sau: 

Khối lượng của 1 ml nước nguyên chất ở 4 0 C được lấy làm đơn vị của khối lượng và gọi 

là gam (g). Bội số và ước số thường dùng của đơn vị khối lượng là kg (kilogam) và mg 

(miligam). 

3. Thang nhiệt độ 

Khi so sánh với các hợp chất tương tự H2S, H2Se, H2Te thì nước H2O là hợp chất có nhiệt 

độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiều; lí do cũng vì nước có hiện tượng trùng hợp kiểu liên 

kết hidro (đã giải thích ở trên). Tuy nhiên, người ta vẫn dùng nước để xây dựng lên thang nhiệt 

độ Celsius, viết tắt là 0 C. 

Tại áp suất khí quyển bình thường 760 mmHg (1at) nhiệt độ nóng chảy (0 0 C) và nhiệt độ 

sôi (100 0 C) của nước được sử dụng làm mốc chuẩn để xây dựng thang nhiệt độ Celsius gồm 100 

độ chia đều nhau. 

4. Điểm ba của nước 

Khi nghiên cứu Giản đồ trạng thái của nước (hình 1.4). ta nhận thấy có thời điểm nước 

tồn tại ở cả ba trạng thái trong tự nhiên; đó là nước đá (trạng thái rắn), nước (trạng thái lỏng) và 

hơi nước (trạng thái khí) : điểm O trên giản đồ hình 1. 

Rắn 

a 

n 

Hình 9.1. Giản đồ trạng thái của nước H2O. 

Nhiệt độ và áp suất mà tại đó nước có thể tồn tại đồng thời ở ba trạng thái: nước đá, nước 

lỏng và hơi nước được gọi là điểm ba của nước. Trên giản đồ trạng thái của nước (hình 1.4) ta 

thấy điểm ba O của nước có nhiệt độ T 

5. Đơn vị nhiệt lượng – Nhiệt dung riêng 

0 

1 

= 0,0098 0 C và áp suất p1 = 4,579 mmHg. 

Nước, ngoài việc được dùng làm đơn vị khối lượng, còn được lấy làm đơn vị nhiệt lượng, 

do nước có nhiệt dụng riêng lớn nhất so với mọi chất lỏng và chất rắn khác. 

Lượng nhiệt cần thiết để đun nóng 1ml nước từ 14,5 0 C lên đến 15,5 0 C được dùng làm 

đơn vị nhiệt lượng và gọi là calo (1cal = 10 -3 kcal). 

6. Các tính chất lí học khác 

p 

P 1 

b 

o 

0 

T 1 

Lỏng 

Khí (hơi) 

Nước là dung môi quan trọng nhất trong thiên nhiên và trong kĩ thuật bởi vì nước là chất 

có tính phân cực mạnh. Là phân tử có cực, nước có khả năng hoà tan nhiều chất, cả chất điện li 

cũng như chất không điện li. Nước cũng như các chất lỏng khác, không có hình dạng nhất định, 

c 


T 0 





110 











mà hình dạng của nước là do vật chứa của nó qui định. Còn hình dạng giọt nước thì do các lực 

nội phân tử qui định. 

b. Tính chất hoá học 

Nước được mệnh danh là “chất phản ứng kì diệu” trong rất nhiều lĩnh vực khoa học kĩ 

thuật khác nhau, như trong phòng thí nghiệm của các ngành khoa học tự nhiên, trong kĩ nghệ 

công nghiệp, trong ngành hoá học công nghiệp trong tự nhiên rộng lớn và trong rất nhiều ngành 

khoa học đa dạng khác. 

1. Quá trình hidrat hoá 

2. Phản ứng thuỷ phân 

3. Khả năng oxi hoá - khử 

4. Các phản ứng kết hợp 

5. Chất xúc tác đặc biệt 

6. Phản ứng sinh hoá 

9.2 Phân loại nước và quy trình làm sạch nước cho kĩ thuật 

9.2.1. Nước thiên nhiên 

2.1.1. Nước mưa 

2.1.2. Nước mặt đất 

2.1.3. Nước dưới mặt đất (nước ngầm) 

2.1.4. Nước biển 

9.2.2. Nước sạch và nước bẩn 

Trong đời sống sinh hoạt của con người, trong kĩ thuật khoa học có hai loại nước quan 

trọng là nước sạch và nước bẩn; khái niệm về nước sạch và nước bẩn chỉ có í nghĩa tương đối. 

Theo tiêu chuẩn của Viện Vệ sinh dịch tễ Hà Nội, thì nước dùng trong sinh hoạt phải đạt 

những yêu cầu cụ thể sau đây: 

- trong suốt, không màu, không mùi vào có vị dễ chịu. 

- hàm lượng muối vô cơ phải nằm trong giới hạn cho phép, có qui định cụ thể như hàm lượng 

muối cacbonat không quá 200 mg /l, hàm lượng muối sunphat không quá 30 mg /l. 

- không chứa các tạp chất hữu cơ độc hại, hàm lượng các hợp chất hữu cơ khác phải nhỏ hơn 3 

mg /l. 

- số lượng vi khuẩn không được vượt quá 18 con trong 1 cm 3 (thực tế rất khó đạt). 

- ngoài ra là một số giới hạn cụ thể cho nước dùng do lấy từ những nguồn khác nhau cũng đã 

được qui định rất rõ. 


Nước uống cũng có những tiêu chuẩn về độ sạch riêng; đó là phải trong suốt, không màu, 

không có mùi lạ và hàm lượng các muối phải thoả mãn yêu cầu: 

- Độ cứng chung, C, không quá ( ) 7 mđlg /l. 

- Hàm lượng clo, [Cl - ] không quá ( ) 0,5 mg/l. 

- Hàm lượng axit sunphuaric không quá ( ) 80 mg/l. 






111 










- Hàm lượng asen [As] không quá ( ) 0,05 mg/l. 

- Hàm lượng chì [Pb] không quá ( ) 0,1 mg/l. 

- Hàm lượng flo [F] không quá ( ) 3 mg/l. 

- Hàm lượng kẽm [Zn] không quá ( ) 5 mg/l. 

- Hàm lượng đồng [Cu] không quá ( ) 3 mg/l. 

- Hàm lượng sắt [Fe] không quá ( ) 0,3 mg/l. 

- Độ oxi hoá [KMnO4] DO không quá ( ) 2 mg/l. 

- Chuẩn số coli (tỉ lệ nước / 1 vi trừng đường ruột) không dưới ( ) 300. 

- Chỉ số coli (số vi trùng / 1lit nước) không quá ( ) 3 con/lit. 

Nước bẩn trong sinh hoạt, trong đời sống hàng ngày những loại nước không đạt những 

yêu cầu nêu trên và không nên sử dụng. Đối với công nghiệp, nước sạch cũng chỉ là tương đối và 

tuỳ từng yêu cầu cụ thể của các ngành khác nhau. Đối với nông nghiệp thì nước sạch là loại nước 

không có chứa các khoáng độc đối với cây trồng. 

9.2.3. Cơ sơ phân loại nước 

Việc phân loại nước được dựa vào mối quan hệ giữa tạp chất có trong nước và môi 

trường nước; khi đó người ta dựa vào việc phân nhóm các chất bẩn tạp chất trong nước theo đặc 

điểm trạng thái hoá lí của nó. Tạp chất trong nước thiên nhiên có nhiều loại, nhiều dạng. Theo cỡ 

hạt ta có thể chia thành 3 loại: 

- loại hạt lớn: bao gồm các vật huyền phù, để lắng được, mắt có thể thấy. 

- loại hạt vừa: đó là các dung dịch keo, mắt thấy đục dưới ánh sáng chiếu. 

- loại hạt nhỏ: nước vẫn trong suốt, đó là các ion và phân tử hoà tan trong nước. 

Bảng 9.1. Sự phân loại tạp chất trong nước theo cỡ hạt của nó. 

Đường kính hạt, mm 10 – 7 10 – 6 10 – 5 10 – 4 10 – 3 10 – 2 10 – 1 1 10 

Phân loại 

Dung dịch 

thực 

Dung dịch keo 

Tính chất đặc trưng Trong suốt Dưới ánh sáng chiếu: 

Phương pháp xử lí 

thường dùng 

Trao đổi ion, 

xử lí 

đục 

Đục 

Keo tụ, lắng trong, lọc 

Vật huyền phù. 

Mắt thường nhìn có thể 

thấy được 

Kết tủa tự nhiên, lọc. 

Như vậy, theo quan hệ tạp chất trong nước và môi trường, người ta chia các nhóm tạp 

chất theo từng nhóm nước chúng như sau: 

a. Nước chứa tạp chất nhóm 1 


Nhóm tạp chất 1 là nhóm các tạp chất không tan, cỡ hạt không dưới 10 -4 cm, tạo thể 

huyền phù trong nước, gồm có các chất: sét, đá cacbomát kiểu phấn, thạch cao, bùn, cát nhỏ, kim 

loại hidroxit ít tan ví dụ Fe(OH) 3 , Fe(OH) 3 , Ca(OH) 2 , Al(OH) 3 ..., một số hợp chất hữu cơ, một số 

sinh vật nổi . 





112 











Nhóm các tạp chất này có trạng thái đặc trưng là lơ lửng trong nước làm cho nước bị đục 

và mắt thường có thể nhìn thấy được, không bền vững về mặt nhiệt động và động học; để lắng 

chúng ta tự nhiên, dễ dàng. 

Tạp chất nhóm 1 trong nước quyết định độ vẩn đục và đôi khi là cả màu sắc của nước. 

b. Nước chứa tạp chất nhóm 2 

Nhóm tạp chất 2 trong nước là nhóm tạp chất ở thể keo ưa nước và ghét nước (tiếng 

Hilạp: phyllos – ưa, phobos – ghét; tưởng phân tán là chất keo hay dung dịch keo - son, từ chữ 

Latinh là colla – hồ dán, thành collid – chất keo; môi trường phân tán là nước nên có tên gọi 

hidrophylle – ưa nước và hidrophobe – ghét nước. Nếu môi trường phân tán không phải là nước, 

ta có: lyophylle – ưa lưu và lyopôbe – ghét lưu), nhóm tạp chất này tồn tại ở trong trạng thái son, 

tức là thể phân tán nhỏ cùng các hợp chất cao phân tử có cấu tạo tinh thể hoặc vô định hình, cỡ 

hạt nằm trong khoảng 10 -4 – 10 -6 cm. 

Tạp chất nhóm 2 có thể kể cả những chất vô cơ, những chất hữu – vô cơ, những chất màu 

khác nhau làm nước có màu. Nếu nước có độ bazơ (thuộc môi trường kiềm) thì nhóm này có 

chứa cả các muối kim loại kiềm và được coi là các chất điện li. 

c. Nước chứa tạp chất nhóm 3 

Nhóm tạp chất 3 trong nước là các tạp chất dạng khí hoà tan và các chất hữu cơ có nguồn 

gốc sinh học (như các axit hữu cơ; axit humic, khí cabonic CO2, khí sunphuarơ SO2, SO3 v.v..) 

Loại tạp chất này làm cho nước (có thể có màu) có mùi khó chịu và độc đối với con người. 

Tạp chất nhóm 3 có các loại hạt ở cỡ hạt khoảng 10 -6 đến 10 -7 cm. 

d. Nước chứa tạp chất nhóm 4 

Nhóm tạp chất 4 trong nước là các loại tạp chất rất khó loại ra khỏi nước. Các tạp chất là 

những chất phân li trong nước thành các ion, tạo thành với nước những dung dịch thực, trong 

suốt và mát tác dụng để lắng, lọc. Tạp chất nhóm 4 có cỡ hạt khoảng 10 -7 – 10 -8 cm, chủ yếu là 

các loại muối của các axit vô cơ - nguyên nhân chính làm nước thường trở thành nước cứng; tạp 

chất này ở cỡ hạt ion cho nên việc xử lí và làm sạch chúng có ảnh hưởng trực tiếp, rõ rệt đến chất 

lượng của nước dùng cho kĩ thuật. 

e. Một vài cách phân loại nước thiên nhiên 

1. Phân loại nước theo thang chỉ tiêu lượng chứa muối. 

2. Phân loại theo độ cứng. Có rất nhiều thang độ cứng khác nhau được dùng để phân loại nước: 

- Nước rất mềm: dưới 1, 0 mđlg/l. - Nước mềm: 1,0 – 3, 0 mđlg/l. - Nước độ cứng 

trung bình: 3,0 – 6, 0 mđlg/l. - Nước cứng: 6,0 – 9, 0 mđlg/l. 

3. Phân loại theo công nghệ xử lí. 

9.2.4. Qui trình làm sạch nước 

- Nước rất cứng: trên 9 mđlg /l. 


Theo sự phân loại các nhóm tạp chất, người ta lập qui trình làm sạch nước (qui trình 

chung) bằng cách loại bỏ dần từng nhóm tạp chất từ cỡ hạt to đến cỡ hạt nhỏ, theo trình tự sau: 

a. Lọc sơ bộ: làm sạch nước chứa tạp chất nhóm 1 

Để tách các tạp chất nhóm 1, người ta sử dụng các quá trình hoá lí sau: 

- quá trình dính bám: đính kết các tạp chất trên bề mặt các chất hấp thụ và các vật liệu trơ dạng hạt. 





113 











- quá trình kết tụ và sa lắng: làm to hạt tạp chất bằng các chất thêm, các chất phụ gia đặc biệt gọi 

là chất tạo nụ kết tủa trong nước để tiến hành quá trình kết tủa tạp chất cho lắng xuống dưới. 

- quá trình tách nổi: làm cho các tạp chất, còn lại của nhóm 1, không kết tủa phải nổi lên trên bề 

mặt bằng cách tạo những cục, hòn tạp chất đông tụ có bão hoà các chất khí trong nó. 

Cách làm sạch tạp chất nhóm 1 theo trình tự trên sẽ đạt yêu cầu loại được hết các tạp chất 

có cỡ hạt không nhỏ hơn 10 -4 cm; các phương pháp chính dùng cho công việc này là để lắng 

trong, lọc và vi lọc, v.v... 

b. Lọc thô: làm sạch tạp chất nhóm 2 trong nước 

Các tạp chất nhóm 2 được đặc trưng bằng các tính chất động học phân tử đặc biệt đó là 

khó tự lắng. Người ta tách loại chúng theo trình tự các quá trình sau: 

- dùng các chất oxi hoá để làm sạch sơ bộ như khí clo Cl2, ozon O3 hoặc những chất oxi hoá 

khác với liều lượng cao; khi đó các chất màu, các vi sinh vật, các chất keo ưa nước (son ưu lưu) 

bền với các tạp chất đều bị oxi hoá và phá vỡ trạng thái tập hợp ban đầu, do đó nó trở nên dễ 

lắng tụ. 

Sau khi dùng các chất oxi hoá, ta làm tăng cường quá trình đông tụ bằng các chất (cũng theo thứ 

tự) sau đây: 

- dùng các chất đông tụ – cao gulator, nó có tác dụng làm các tạp chất nhóm 2 mất tính bền 

vững trong dung dịch và trở lên dính kết lại với nhau, do đó hạt tạp chất lớn lên tới mức đễ dàng 

lắng tụ ở dạng bông giúp cho việc tách lọc thuận lợi. 

- dùng các chất keo tụ – flocculating agent, nó làm tăng quá trình đông tụ dưới dạng bông và làm 

thay đổi cấu trúc thể keo bông của các tạp chất nhóm 2 sau khi đã bị oxi hoá và đông tụ dạng 

bông, do đó hạt tạp chất trở lên kết tủa nhanh hơn và việc tách lọc sẽ hoàn toàn hơn. 

c. Lọc tinh: làm sạch nước chứa tạp chất nhóm 3 

Việc tiến hành làm sạch các tạp chất nhóm 3 trong nước được coi là sự xử lí đối với các 

chất hoà tan dạng phân tử (cỡ hạt 10 -6 – 10 -7 ); phương pháp làm sạch có hiệu quả là thực hiện 

tuần tự ba bước sau: 

- làm thoát khí: Ta làm thoát tát cả các loại khí lẫn trong nước (khí tạp chất ở dạng phân tử) bằng 

cách thổi qua nước các bong bóng khí nhỏ; nó sẽ có tác dụng tích tụ các loại khí oxi O2, nitơ N2, 

khí bùn ao CH4, khí hiếm các chất hữu cơ dễ bay hơi, xăng nhẹ, các tạp chất khí khác... và đẩy 

các loại khí này ra khỏi nước. 

- dùng các chất oxi hoá: Khi dùng các chất oxi hoá, ta loại được các tạp chất như phenol đơn 

chức và đa chức tan được trong nước, các sản phẩm của quá trình tổng hợp hữu cơ, các axit 

humic và dẫn xuất của nó, các chất dễ bị oxi hoá khác, v.v.... 

- hấp phụ tạp chất: Thường dùng than hoạt tính để hấp phụ các chất keo ghét nước hoà tan trộn 


lẫn trong nước như các hidrocacbon dầu mỏ, các hidrocacbon thơm và các dẫn xuất của nó như 

clo phenol, hodricacbon đã hoá ... và những hợp chất hỗn hợp khác tan trong nước. 

Việc tách loại hoàn toàn ba loại tạp chất trên là đủ cho phép có nước tương đối sạch 

(nước máy trong thành phố thường chỉ được xử lí tới mức này). Khi đó, ta đã loại hết các tạp 

chất làm cho nước có màu và có mùi khó chịu; nhưng nước như vậy chưa dùng được cho kĩ 





114 











thuật, nhất là những ngành đòi hỏi chất lượng nước cao như nước nồi hơi, nước bổ xung, nước 

cho công nghiệp thực phẩm, dệt, nhuộm, nhựa, giấy ...., bởi vì còn có tạp chất nhóm 4. 

d. Xử lí kĩ thuật: làm sạch nước chứa tạp chất nhóm 4 

Khả năng làm sạch nước chỉ còn chứa tạp chất nhóm 4 phụ thuộc vào các phương pháp 

xử lí; hơn nữa tuỳ theo từng yêu cầu sử dụng nước trong đời ssống và trong kĩ thuật mà ta dùng 

những phương pháp thích hợp. Do các tạp chất nhóm 4 chủ yếu ở dạng ion, cỡ hạt rất nhỏ 10 -7 - 

10 -8 cm, nên người ta tách loại các tạp chất này bằng cách tìm các chất có khả năng liên kết ion 

với ion tạp chất cần tách, từ đó tạo thành các hợp chất ít tan hoặc phân li yếu để dễ dàng tách 

chúng khỏi nước. Có thể sử dụng những phương pháp: 

1. Tạo tướng rắn: Chuyển các ion tạp chất vào tướng rắn bằng cách đưa vào nước những chất 

thích hợp có khả năng phản ứng hoá học với ion tạp chất cho các chất kết tủa lắng xuống dưới. 

2. Tạo tướng khí: Cũng dùng các chất thích hợp, tạo các hidrat khí với các tạp chất hoặc hoá 

động các tạp chất đó, từ đó tách chúng khỏi nước bằng cách lọc khuấy. 

3. Tách bằng cách phân lớp: Thêm vào nước những dung môi thích hợp không trộn lẫn với nhau 

và không trộn lẫn với nước để tạo ra hai lớp dung môi và nước mà các tạp chất nằm trong lớp 

dung môi. 

4. Tách bằng phương pháp điện thẩm tích: Cơ sở của phương pháp này là tính di động theo 

hướng của các ion trong điện trường (dưới tác dụng của lực điện trường) từ đó ta tách được các 

ion tạp chất ra khỏi nước bằng các bản cực có điện dung phù hợp. 

5. Dùng nhựa trao đổi ion: Có thể xử lí nước bằng cách dùng nhựa trao đổi ion (ionit) để tách 

các ion tạp chất ra khỏi nước khi cho nước đi qua các loại nhựa có khả năng trao đổi các ion cần 

thiết. Các loại nhựa dùng trong phương pháp này có ưu điểm là tái sinh dễ dàng, sử dụng được 

nhiều lần. 

Việc tách loại bốn nhóm tạp chất như đã trình bày là một quá trình lí thuyết nhằm hoàn 

thiện một qui trình chung làm sạch các loại nước thiên nhiên. Trên thực tế, kĩ thuật làm sạch 

nước phụ thuộc vào nguồn nước ban đầu và yêu cầu về các tính chất của nước sử dụng mà ta sẽ 

có những phương pháp thích hợp. 

9.2.5. Các loại nước trên tàu thủy 

a. Nước kĩ thuật cho máy tàu 

Nước kĩ thuật dùng cho máy tàu có nhiều loại, tuỳ theo tính chất và mục đích sử dụng, ta 

có thể phân chia thành các loại sau đây: 

1. Nước xilanh – piston: dùng để làm mát nhóm chi tiết piston – xilanh của động cơ 

2. Nước nồi hơi: gồm có nước dùng cho nồi hơi và nước bổ xung cho cáu nồi hơi và tuabin hơi. 

3. Nước sinh hàn: dùng cho các thiết bị trao đổi nhiệt của hệ động lực con tàu. 


4. Nước rửa: dùng vào việc rửa sạch các thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ động lực. 

b. Nước sinh hoạt 

Nước dùng cho sinh hoạt của thuyền viên con tàu phải là nước ngọt lấy hoặc mua từ nước 

máy của các cảng mà tàu cập bến. Những yêu cầu đối với nước sinh hoạt là những yêu cầu về 






115 










nước sạch như Viện vệ sinh dịch tễ Hà Nội đã qui định cho các loại nước máy thành phố; đối với 

cảng của nước ta cũng như cảng các nước đều có yêu cầu như vậy. 

c. Các loại nước khác trên tàu 

Nước biển, lấy ngay từ nước biển trên các hành trình, được dùng vào những nhiệm vụ 

của nước sinh hàn, chưng cất nước ngọt v.v.... 

Nước ngọt, dùng cho các hệ thống làm mát chính, thiết bị trao đổi nhiệt và một phần chủ 

yếu là dùng cho sinh hoạt của các thuyền viên trên tàu; thường lấy từ nước máy các cảng. 

Nước balat,. 

Nước lacanh. 

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG IX 

9.1 Cho biết các loại nước nước tự nhiên. 

9.2 Hãy trình bày thành phần, tính chất của nước. 

9.3 Phân loại nước và quy trình làm sạch nước cho kĩ thuật 

9.1 Cho biết các loại nước trên tàu thủy 






116

Bài giảng Hóa kỹ thuật - Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, 2015

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?