Коррозия металлов

Задача 12

Определите объем Cl₂, выделившийся при электролизе водного раствора NaCl на платиновых электродах, если объем выделившегося при этом Н₂ 44,8 мл. Выход по току хлора – 80%.

Решение.

Ионный состав раствора:

NaCl → Na⁺ + 2l^- рН =7 гидролизa соли нет

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

Потенциалы возможных процессов:

Е^рН+/Н₂ = -0,059рН = -0,41В

Е^рО₂/ОН- =1,23-0,059рН = +0,81В;

Е⁰Сl_2/Cl^- = + 1,36В

Е⁰Сl_2/Cl^- - Е^рО₂/ОН- < 1 Þ возможны оба процесса

Электродные процессы:

[- K]: 2Н⁺ + 2е → Н₂↑

[+A]: 4ОН^- → О₂ ↑ + 2Н₂О + 4е

2Cl^- → Cl₂ + 2e

По закону Фарадея:

Количество электричества, прошедшее через электроды: q_k = q_a =I·τ

Þ

Þ

Коррозия металлов

Коррозия - самопроизвольное и необратимое разрушение металла под действием компонентов окружающей среды - окислителей.

В результате коррозии металл – окисляется, теряет электроны, переходит в форму соединения, а окислители из окружающей среды восстанавливаются, забирают электроны у металла: nM + mOx → M_nRed_m (1)

Коррозия - процесс самопроизвольный, то есть .

Для большинства металлов Δ_fG⁰ < 0. В природе металлы встречаются в основном в виде соединений. Процесс получения металлов из соединений, наоборот, вынужденный, требует затраты энергии.

Убытки от коррозии- миллиарды рублей ежегодно (разрушение трубопроводов, цистерн, машин, корпусов судов, морских сооружений и т. п.; безвозвратные потери металлов более 15% от их производства; косвенные убытки часто превышают прямые потери - выход из строя парового котла, обшивки танкера и пр.). Экологический аспект. 2-я половина прошлого века создана теория коррозии,борьба с ней приняла целенаправленный характер.

Классификация коррозии:

(по механизму протекания, по условиям протекания, по характеру разрушения)

1) По механизму протекания:

· Химическая коррозияпротекает в неэлектропроводных средах, как гетерогенная окислительно-восстановительная реакция в непроводящих средах.

· Электрохимическая коррозияпротекает в электропроводящих средах как электрохимическая реакция.

Химическая коррозия:

а) газовая иливысокотемпературная коррозия (ВТК) -в газах и парах при высоких температурах;

б) в неэлектролитах - агрессивных органических жидкостях (сернистая нефть и др.).

Происходит прямое взаимодействие металла с окислителем окружающей среды, непосредственныйпереход электронов металла на окислитель. Критерий возможности протекания ∆ G < 0

Электрохимическая коррозия:

протекает в средах, имеющих ионную проводимость:

· в электролитах - в водных растворах солей, кислот, щелочей, в морской воде;

· в атмосфере любого влажного газа;

· в почве (в т.ч. коррозия под действием блуждающего тока.

При электрохимической коррозии на энергетически неоднородной металлической поверхности возникают локальные ГЭ: участки с более отрицательными потенциалами оказываются анодами, на них идет анодное растворение М, участки с более положительными потенциалами - катодами, на них идет катодное восстановление окислителя. Процессы разделены пространственно, идут на разных участках поверхности.

Отличие коррозионного ГЭ от обычного: отсутствие внешней цепи, т.е. КГЭ является короткозамкнутым.от обычного явл.нного Г.Э.ьным Е оказываются анодамиозникают локальные Г.

На анодном участке А: M → Mⁿ⁺(р) + n

На катодном участке К: Ox + n e = Red

2)По характеру разрушения поверхности

Ø Общая –примерно равномерное разрушение всей поверхности металла

Ø Местная – пятнами, язвами, точечная (питтинг), сосредоточена на отдельных участках, проникает на большую глубину

Ø Межкристаллитная – разрушение по границам зерен металла (где скапливаются примеси)

Ø Избирательная – растворение одного из компонентов сплава (более активного восстановителя)