Головна
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати

Електрохімічна корозія металів.

  1. I. Основи теорії корозії металів.
  2. У порцелянову чашечку наливаємо 10% розчину HCl. У розчин опустити ніж ввозить Al і Cu, і спостерігаємо за поведінкою металів.
  3. Водний розчин аміаку має властивості слабкої луги, тому з його допомогою можна осаджувати нерозчинні гідроксиди металів.
  4. Питання 1. Електрохімічний ряд напруг металів. Витіснення металів з розчинів-рів солей іншими металами.
  5. Гальванічний елемент записують у вигляді електрохімічної схеми. Електрохімічний схема цинк-мідного гальванічного елемента
  6. Гетерогенні електрохімічні процеси за участю металів. Подання про металевої зв'язку
  7. Кінетика електродних процесів. Електрохімічний поляризація. перенапруження

Корозією металів називається процес їх руйнування в результаті взаємодії з навколишнім середовищем. Корозія металів може протікати за хімічним і електрохімічного механізму. Хімічна корозія є наслідком хімічної взаємодії металу з тим або іншим окислювачем навколишнього середовища. Електрохімічна корозія в найпростішому випадку протікає внаслідок роботи на поверхні металу короткозамкнутих гальванічних елементів - гальванопар.

Причин освіти короткозамкнутих гальванопар безліч: наприклад, кристалічна неоднорідність металу, мікрошероховатость поверхні, наявність домішок та ін. Все це призводить до того, що різні ділянки поверхні мають різні значення електродного потенціалу, т. Е поверхню металу може розглядатися як сукупність електродів, одні з яких в умовах контакту поверхні з електролітом навколишнього середовища будуть грати роль анода, інші катода. На відміну від звичайних гальванічних елементів анод і катод гальванопар на поверхні металу мають загальний електроліт.

У типових випадках електрохімічної корозії короткозамкнені гальванопари мають мікроскопічні розміри і тому називаються микрогальванопара. Корозію металу викликає робота не всіх микрогальванопара, а лише тих, у яких метал грає роль анода. Загальну схему таких микрогальванопара можна записати в такий спосіб:

ne?

| ?????????????????????????????????????? v

А - Ме ¦електроліт навколишнього среди¦катодний ділянку + К

^ ___ |

При роботі таких микрогальванопара корозію металу викликає процес його анодного окислення: Ме = Меn+ + Ne?. На катодних ділянках відбувається відновлення окислювача електроліту. У кислому середовищі відновлюються іони Н+ відповідно до рівняння: 2Н+ + 2е? = Н2. В інших випадках протікає процес відновлення атмосферного кисню за участю води: Про2 + 2Н2Про + 4 е? = 4ОН~

ПРИКЛАД 3: Електрохімічна корозія заліза в кислому середовищі.

Як конкретний приклад розглянемо корозію заліза в повітрі, що містить сірчистий газ SO2. На поверхні заліза в даному випадку утворюється плівка сірчистої кислоти внаслідок взаємодії сірчистого газу з парами води: SO2 + Н2О = Н2 SO3. Записуємо схему микрогальванопара, робота яких в розглянутих умовах буде приводити до корозії заліза:

А - Fe | Н2 SO3| катодний ділянку + К

Записуємо рівняння електродних процесів, що протікають при роботі таких микрогальванопара:

А: Fe = Fe2++ 2е~ - окислення заліза на анодних ділянках (корозія заліза)

К: 2Н+ + 2е? = Н2 - Відновлення іонів Н+ на катодних ділянках.

Fe + 2Н+ = Fe2++ Н2 - Сумарне рівняння електрохімічної корозії.

ПРИКЛАД 4: Атмосферне корозія заліза.

Атмосферне корозія - це електрохімічна корозія металів, що протікає в нейтральному середовищі. Корозія заліза в даних умовах відбувається внаслідок роботи микрогальванопара: А - Fe | O2 , Н2Про | катодний ділянку + К. процеси, що протікають при роботі таких микрогальванопара, виражаються наступними рівняннями:

А: Fe = Fe2++ 2е- - Окислення заліза на анодних ділянках (корозія заліза)

К: Про2 + 2Н2Про + 4 е? = 4ОН~ - відновлення на катодних ділянках

2 Fe + Про2 + 2 Н2О = 2 Fe2++ 4ОН~ - сумарне рівняння електрохімічної корозії.

Щоб уберегти метал від руйнування застосовуються різноманітні способи захисту від електрохімічної корозії, але всі вони мають одне спільне: забезпечення умов, що запобігають роботу микрогальванопара.

Найбільш поширеним є метод захисту від корозії шляхом створення на поверхні металів ізолюючих покриттів: лакофарбові покриття, покриття металів іншими металами та ін. Механізм захисної дії ізолюючих покриттів полягає в тому, що вони запобігають доступ навколишньому середовищу до поверхні металу, тим самим унеможливлюючи роботу микрогальванопара (для роботи микрогальванопара необхідні не тільки анодний і катодний ділянки, але і електроліт). При руйнуванні покриття, навіть незначному, в місці порушення цілісності відкривається доступ навколишнього середовища до поверхні металу і тим самим створюються умови для роботи микрогальванопара.

Серед ізолюючих захисних покриттів особливе місце займають металеві покриття. По механізму корозійного руйнування при порушенні цілісності покриття розрізняють анодні і катодні металеві покриття.

Якщо електродний потенціал металу покриття менше електродного потенціалу захищається металу, то по відношенню до захищається металу метал покриття є анодом. Тому такі металеві покриття називаються анодними. При роботі гальванопар в місцях порушення цілісності анодного покриття руйнується метал покриття (анод), а захищений метал (катод) не руйнується.

Якщо ж електродний потенціал металу покриття більше електродного потенціалу захищається металу, таке покриття називається катодним, т. К. по відношенню до захищається металу метал покриття є катодом. Тому при роботі гальванопар в місцях порушення цілісності катодного покриття корозії піддається захищається метал.

ПРИКЛАД 5: Корозійні процеси в нейтральному середовищі при порушенні суцільності анодного і катодного покриття на залозі.

Для заліза (Е ° = -0,44 В) анодним є покриття з будь-якого металу з меншим значенням електродного потенціалу, наприклад, цинк (Е ° = -0,76 В). при порушенні суцільності такого покриття в нейтральному середовищі працюватимуть гальванопари: А-Zn | O2 , Н2Про | Fe + К. анодний і катодний процеси, що протікають при тому, виражаються рівняннями:

А: Zn = Zn 2++ 2е- - Окислення цинку (корозія металу покриття)

К: Про2 + 2Н2Про + 4 е? = 4ОН~ - відновлення на залозі.

2Zn + Про2 + 2 Н2О = 2 Zn2++ 4ОН~ - сумарне рівняння електрохімічної корозії.

Із записаних рівнянь видно, що цинк (і будь-який анодне покриття) захищає залізо від корозії не тільки, поки воно ціле, але і в разі порушення цілісності покриття.

Для створення на залозі катодного покриття необхідно використовувати будь-який метал з великим значенням електродного потенціалу, наприклад, нікель (Е ° = -0,25 В). При порушенні суцільності нікелевого покриття в нейтральному середовищі працюватимуть гальванопари: А- Fe | O2 , Н2Про | Ni + К. катодного і катодний процеси при роботі даних гальванопар наступні:

А: Fe = Fe 2++ 2е- - Окислення заліза (корозія захищається металу)

К: Про2 + 2Н2Про + 4 е? = 4ОН~ - відновлення на нікелі.

2 Fe + Про2 + 2 Н2О = 2 Fe 2++ 4ОН~ - сумарне рівняння електрохімічної корозії.

Як бачимо, при порушенні суцільності катодного покриття не захищає залізо від корозії.

З усіх випадків корозії металів найбільш типовою і часто зустрічається є корозія заліза (сплавів заліза). З вище розглянутих прикладів видно, що електрохімічна корозія заліза полягає в його анодному окисленні, в результаті чого утворюються іони Fe2+ у зовнішньому середовищі. Для цього в лабораторній роботі використовується якісна реакція з червоною кров'яною сіллю До3 | Fe (CN6) |. Дана якісна реакція полягає в тому, що комплексні іони червоної кров'яної солі, взаємодіючи з іонами Fe 2+ , Утворюють з'єднання з характерною синьою забарвленням -турнбулеву синь Fe 3| Fe (CN)6|2 : 3 Fe 2++2 | Fe (CN6) |3 = Fe 3| Fe (CN)6|2



електроліз розчинів | експериментальна частина