Физико-химические основы электрохимической коррозии, возникновение гальванопар
Лекции.Орг

Поиск:


Устал с поисками информации? Мы тебе поможем!

Физико-химические основы электрохимической коррозии, возникновение гальванопар




 

Электрохимическая коррозия возникает при воздействии на металлы и сплавы (проводники I рода) электролитов (проводники II рода), т. е. растворов солей, кислот, щелочей, влажных газов и расплавов солей. Разрушение металла связано с прохождением электрического тока вследствие образования микро- и макрогальванических пар между участками металла с различным составом или различной активностью коррозионной среды (классическое определение).

То есть для возникновения электрохимической коррозии необходимы следующие условия:

1) неоднородный по составу металл или металл с различной активностью коррозионной среды на различных его участках;

2) наличие электролита на поверхности металла.

Разберемся, откуда вообще в данном случае возникает электрический ток и каким образом при этом происходит разрушение металла?

Для металлов характерна металлическая связь, т. е. в узлах кристаллической решетки расположены положительно заряженные ионы металла, а внутри решетки хаотично движутся электроны. Ионы удерживаются электростатическим притяжением электронов и для их удаления с поверхности металла необходимо затратить энергию – работа выхода иона Uв, которая характеризует термодинамическую устойчивость металла.

В растворе электролита ионы растворенного вещества гидратируются, что сопровождается выделением энергии гидратации Uг.

Когда металл помещается в водный раствор электролита данного металла, возможны два случая: либо ионы переходят с поверхности металла в раствор, либо из раствора выделяются на поверхности металла. Это зависит от соотношения энергии гидратации и работы выхода иона:

U = UвUг.

Если Uг > Uв, то ΔU < 0 и ионы металла переходят в раствор:

или, с точки зрения химизма, можно записать как процесс окисления металла (анодный процесс):

Поверхность металла приобретает отрицательный заряд и возникает электрическое статическое притяжение между ионами металла в растворе и поверхностью металла, т. е. возникает разность потенциалов между металлом и раствором – так называемый электродный потенциал металлов, который при активности ионов металла в растворе, равной 1, и температуре 25°С называется нормальным потенциалом металлов.

Коррозионную устойчивость металла можно оценить по величине нормального потенциала. Если Е0 < –0,414 В, то металлы могут корродировать в нейтральных средах, не содержащих кислорода (щелочные, щелочноземельные элементы). Благородные металлы – палладий, платина, золото – обладают высоким нормальным потенциалом (свыше 0,815 В) и могут корродировать в кислых средах при наличии окислителей.

В процессе электрохимической коррозии на поверхности металла наряду с анодным протекает и катодный процесс – восстановление окислителя (кислорода или катионов водорода):

О2 + 2Н2О + 4е → 4ОН (кислородная коррозия);

Н+ + е→ 0,5Н2 (водородная коррозия).

(взрывы в цехах серной кислоты)

Кислородная коррозия протекает в нейтральных и основных растворах, водородная – в кислых (рН ≤ 4).

В качестве электролита могут выступать не только растворы солей, но и пленка воды. Чистая (дистиллированная) вода – плохой проводник электричества, но атмосферная вода проводит электрический ток значительно лучше вследствие химического растворения в ней СО2 и образования электролита Н2СО3, а также за счет содержания в атмосферной воде растворенных солей.

Коррозионная активность особенно возрастает при контакте разнородных металлов, имеющих разные потенциалы (контактная коррозия). Для ее возникновения достаточно включения примесей на поверхности металла.

Рассмотрим в качестве примера электрохимическую коррозию в месте контакта железа и меди под действием атмосферной воды, содержащей растворенный кислород.

Железо окисляется до катионов железа (II), которые переходят в воду:

Fe0 – 2e = Fe (анодный процесс).

Электроны переходят в медь и восстанавливают кислород:

О2 + 2Н2О + 4е = 4ОН (катодный процесс).

В воде ионы Fe2+ и ОН образуют нерастворимый гидроксид

Fe2+ + 2ОН = Fe(OH)2.

Далее часть Fe(OH)2 окисляется до метагидроксида железа:

4Fe(OH)2 + O2 = 4FeO(OH) + 2H2O,

который при высыхании капли образует ржавчину – бурый рыхлый порошок:

FeO(OH) + Fe(OH)2 = (FeII, FeIII)2O4 + 2H2О.

 






Дата добавления: 2016-04-03; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1315 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов


Читайте также:

Поиск на сайте:

Рекомендуемый контект:





© 2015-2021 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.003 с.