Основные теоретические положения

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Коррозия металлов – процесс самопроизвольного разрушения металлов в результате их физико-химического взаимодействия с внешней средой. Коррозионный процесс сопровождается уменьшением свободной энергии Гиббса. При коррозии происходит гетерогенное окисление металла, сопровождающееся восстановлением одного или нескольких компонентов среды. Наиболее распространенные окислители – катион водорода Н⁺ и молекулярный кислород О₂.

По механизму протекания коррозионного процесса выделяют коррозию химическую, электрохимическую и биохимическую. Химическая коррозия представляет собой обычную окислительно-восстановительную реакцию, протекающую в среде неэлектролитов и сопровождающуюся передачей электронов от металла непосредственно на частицу-окислитель. Биохимическая коррозия происходит под влиянием веществ, являющихся продуктами жизнедеятельности микроорганизмов. Электрохимическая коррозия происходит в среде электролитов и сопровождается возникновением микрогальванических коррозионных элементов и протеканием тока внутри корродирующего металла.

Деполяризация – уменьшение величины электродной поляризации при введении в электрохимическую систему какого-либо вещества (деполяризатора), способного окисляться или восстанавливаться. При коррозии с поглощением кислорода происходит кислородная деполяризация, выражающаяся уравнением:

О₂ + 4ē + 2Н₂О ® 4ОН^– (в нейтральной и щелочной среде)

О₂ + 4ē + 4Н⁺ ® 2Н₂О (в кислой среде)

Коррозия с водородной деполяризацией протекает с выделением водорода: 2Н⁺ + 2ē ® Н₂ (в кислой среде);

2Н₂О+2ē →Н₂+2ОН^– (в нейтральной и щелочной среде)

Потенциалы окислителей рассчитывают по уравнению Нернста:

4.2. Образцы решения задач

Задача 1. Приведите обоснованную расчетом схему коррозии бронзы (сплав меди и олова) на воздухе при рН = 10.

Решение : Определим анодные и катодные участки:

Е°(Sn²⁺/Sn) = –0,136 В,

Е°(Cu²⁺/Cu) = 0,337 В;

Е°(Sn²⁺/Sn) < Е°(Cu²⁺/Cu),

следовательно, катодными участками будет медь, анодными - олово.

Прежде чем составлять схему микрогальванического коррозионного элемента, рассчитаем потенциалы окислителей и определим возможность водородной и кислородной деполяризации. Определим активности ионов Н⁺и ОН^- при рН = 10:

рН = –lg a(Н⁺); a(Н⁺) = 10^–рН = 10^–10;

Рассчитаем потенциалы возможных окислителей (ими являются ионы водорода и молекулы кислорода):

;

Равновесный потенциал корродирующего металла (олова) при данном значении рН больше равновесного потенциала водородного электрода, но меньше равновесного потенциала кислородного электрода, следовательно, окислителем в данном случае может быть только молекулярный кислород, т.е. будет протекать коррозия с кислородной деполяризацией.

Составим схему микрогальванического коррозионного элемента и запишем уравнения процессов, протекающих на анодных и катодных участках:

А К

(-) Sn/Sn²⁺ [Cu] (+)

Anⁿ^–O₂/ОН^–

А(-): Sn° – 2ē ® Sn²⁺(разрушение металла)

К(+): О₂ + 4ē + 2Н₂О ® 4ОН^– (восстановление кислорода)

Задача 2 . Какой металл можно использовать в качестве катодного покрытия изделия из цинка? Опишите, как будет происходить процесс коррозии в кислой среде (рН = 2) на воздухе при нарушения целостности этого покрытия.

Решение : В качестве катодного покрытия для цинкового изделия можно использовать металлы, потенциал которых более положителен, чем потенциал цинка:

Е°(Меⁿ⁺/Ме) > -0,763 В.

Этому условию удовлетворяет, например, свинец:

Е°(Pb²⁺/Pb) = -0,126 В > Е°(Zn²⁺/Zn).

Свинцовое покрытие будет являться катодом, цинковое изделие – анодом.

Рассчитаем потенциалы окислителей при данном значении рН:

рН = –lg a(Н⁺); a(Н⁺) = 10^–рН = 10^–2;

;